[发明专利]一种热处理制备具有混合组织的BT25Y钛合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种热处理制备具有混合组织的BT25Y钛合金的方法。

背景技术

BT25Y钛合金是前苏联在BT25(Ti-6.5Al-2Sn-1.7Zr-2Mo-1W-0.2Si)钛合金的基础上，提高了Mo、Zr元素的含量，发展的一种高性能两相钛合金，其名义成分为Ti-6.5Al-2Sn-4Zr-4Mo-1W-0.2Si，可以长期在500℃～550℃的高温环境中使用。由于提高了Mo、Zr合金元素的含量，相比于BT25钛合金，合金的强韧性、持久蠕变强度和疲劳性能得到显著提高，同时热加工性能得到提高。因为具有优异的高温、室温综合力学性能，该合金是目前航空发动机压气机转子的理想材料。

随着热加工技术的发展，目前发动机的转子通常采用整体叶盘，这对合金整体叶盘锻件的组织提出了更高的要求，既要满足轮盘的高温蠕变强度，又要满足叶盘的疲劳强度。而这些不同性能对应的组织的要求往往具有无法协调性，所以需要发展一种可控特殊的混合组织，这种混合组织具有某种的折中性，可以兼顾合金的室温强度、室温塑性、高温蠕变强度、热稳定性能和断裂韧性等综合力学性能，满足航空发动转子件对合金综合力学性能要求。

目前，针对该合金的热处理工艺基本都采用传统的固溶加时效的热处理工艺，这种传统的热处理工艺无法有效控制次生α相的尺寸和含量，仅能获得一种双态或等轴的传统组织，对合金综合力学性能调整非常有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种热处理制备具有混合组织的BT25Y钛合金的方法，该方法能够有效的控制BT25Y钛合金中初生α相、次生α相和时效α相的含量和尺寸，获得的BT25Y钛合金具有可控、多态的混合组织，有效协调不同性能对BT25Y钛合金组织的折中要求，满足航空发动机整体叶盘锻件对BT25Y钛合金综合力学性能要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种热处理制备具有混合组织的BT25Y钛合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采用到温装炉的加热方式对在相变点温度以下锻造得到的BT25Y钛合金进行第一固溶处理，然后空冷至室温；所述第一固溶处理的温度为945℃～955℃，保温时间为2h～3h；所述BT25Y钛合金为在相变点温度以下锻造得到的BT25Y钛合金；

步骤二、采用到温装炉的加热方式对步骤一中经第一固溶处理后的BT25Y钛合金进行第二固溶处理，然后空冷至室温；所述第二固溶处理的温度为920℃～930℃，保温时间为2h～3h；

步骤三、采用到温装炉的加热方式对步骤二中经第二固溶处理后的BT25Y钛合金进行时效处理，然后空冷至室温，得到具有混合组织的BT25Y钛合金。

上述的一种热处理制备具有混合组织的BT25Y钛合金的方法，其特征在于，步骤一中所述第一固溶处理的温度为945℃～950℃，保温时间为2h～2.5h。

上述的一种热处理制备具有混合组织的BT25Y钛合金的方法，其特征在于，步骤二中所述第二固溶处理的温度为925℃～930℃，保温时间为2h～2.5h。

上述的一种热处理制备具有混合组织的BT25Y钛合金的方法，其特征在于，步骤三中所述时效处理的温度为580℃～600℃，保温时间为6h～8h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的实施对象是针对在相变点温度以下锻造得到的BT25Y钛合金，该BT25Y钛合金的显微组织为双态组织或等轴组织，本发明采用特殊的近β相变点温度的双重固溶加时效的热处理工艺，能够有效的控制BT25Y钛合金中初生α相、次生α相和时效α相的含量和尺寸，获得的BT25Y钛合金具有可控、多态的混合组织，有效协调不同性能对BT25Y钛合金组织的折中要求，满足航空发动机整体叶盘锻件对BT25Y钛合金综合力学性能要求。

2、本发明中对在相变点温度以下锻造得到的BT25Y钛合金进行第一固溶处理，可以有效控制BT25Y钛合金中初生α相含量在15％～20％的范围内，该范围内的初生α相含量是保证合金具有优异的室温强度、室温塑性、高温蠕变、热稳定性能和断裂韧性的最优含量范围；且第一固溶处理后采用空气冷却的冷却方式，保证冷却过程中产生的主要是针片α相，而非马氏体α′相或α″相，而且针片状α相呈一定集束排列，可以有效的阻止裂纹扩展。