[发明专利]提高热连轧Ti6Al4V合金持久寿命的预处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金的热处理工艺，具体是一种能明显提高热连轧Ti6Al4V合金在不同条件持久寿命的热处理工艺。

背景技术

钛合金经过不同工艺进行热处理后，合金内所发生的微观组织变化大大的影响和控制着合金的性能优劣，是钛合金生产的重要环节，一直是材料科学工作者研究的热点之一。由ASM international所出版的Materials properties handbook：Titanium alloys（1994），公开了一种棒状锻造态Ti6Al4V合金的标准热处理工艺，该工艺是955℃，2h，水冷，540℃保温4h，空冷。该工艺的优点是比较成熟，性价比高，使用范围广泛；缺点是仅局限在对锻造态Ti6Al4V合金进行热处理及性能评价，该锻造态合金是利用真空凝壳炉制备锭坯，然后采用等温锻造技术热锻成型的传统方法制备，其设备昂贵，工艺复杂，故生产成本较高。采用热连轧技术生产Ti6Al4V合金，可达到降低生产成本、实现工业化生产的目的，而本发明中提到的提高热连轧Ti6Al4V合金持久寿命的热处理工艺尚无参考可循。

发明内容

发明目的：本发明提供提高热连轧Ti6Al4V合金持久寿命的热处理工艺，其目的在于对热连轧Ti6Al4V合金进行热处理，从而提高热连轧Ti6Al4V合金在不同条件下的持久寿命，使合金具有更好的综合性能。

技术方案：本发明是按照以下技术方案实施的：

提高热连轧Ti6Al4V合金持久寿命的预处理工艺，该工艺按如下步骤进行：

（a）将合金置于高温马弗炉中1000-1020℃下保温 45 min-75min，之后进行水冷；

（b）然后再将合金在480-520℃下保温3h-4h，之后进行空冷；使其合金中的相组成转变成网篮组织，通过改变微观组织结构，来提高合金的蠕变性能，从而提高其持久寿命。

所述的热连轧Ti6Al4V合金，其化学组分为Ti质量百分比含量88.5-90.5%，Al质量百分比含量5.5-6.5%，V质量百分比含量3.5-4.5%，其余为C，O，N微量元素。

优点及效果：经过本发明中的工艺热处理之后的热连轧Ti6Al4V合金，在不同条件下的持久寿命得到大大提高。在400℃条件下，对热连轧Ti6Al4V合金施加应力为600MPa，合金的蠕变寿命为320 h，与未经过热处理的合金相比，其持久寿命提高4~5倍。本工艺提升了传统材料的科技含量，可广泛应用于航空航天、核工业、石油化工等领域；同时，促进钛合金的工业化生产，进一步增强企业的产能效率，以及提高产品质量。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

以下实施例中所采用的棒状热连轧Ti6Al4V合金为先将真空感应炉熔炼的Ti6Al4V合金锭坯，经三次真空自耗炉重熔成铸坯，然后进行热连轧制备而成，其化学组成如下（质量百分含量)：Al：6.33；V：4.00；Fe：0.20； C：0.03；O：0.17；N：< 0.01；H：< 0.004；Ti：余量。

实施例1

将棒状热连轧Ti6Al4V合金置于高温马弗炉中在1000℃下，保温 45 min，之后进行水冷；然后再将合金在480℃下，保温3 h ，之后进行空冷。其目的是在高温马弗炉中将热连轧Ti6Al4V合金于1000℃保温 45 min，对合金进行固溶处理 ,使合金中α相转变为β相；再在480℃下，保温3 h ，空冷，对合金进行时效处理,在低温下析出针状α相，使合金的微观组织结构转变为网篮组织，提高合金的持久寿命。

将其和未经过热处理的热连轧Ti6Al4V合金进行不同条件的拉伸蠕变性能测试，测试结果如下：

（1）未经热处理的热连轧Ti6Al4V合金在400℃/600 MPa条件下的持久寿命为56 h，而经过热处理的合金在此条件下的持久寿命延长至320 h，提高近5倍。

（2）未经热处理的热连轧Ti6Al4V合金在410℃/550 MPa条件下的持久寿命为76 h，而经过热处理的合金在此条件下的持久寿命延长至300 h，提高近4倍。