[发明专利]一次熔炼成型之后的Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金的二次热处理工艺

说明书

本发明公开了一种一次熔炼成型之后的Ti‑20V‑4Al‑1Snβ型钛合金的二次热处理工艺，包括如下步骤：(a)固溶处理，将待处理的一次熔炼成型之后的Ti‑20V‑4Al‑1Snβ型钛合金放入工装，在真空炉中加热，升温至750℃‑900℃后，保温1h‑1.5h，通入在惰性气体冷却至35℃‑45℃后，保温30‑40分钟出炉；(b)时效处理，将经固溶处理后的Ti‑20V‑4Al‑1Snβ型钛合金随工装进入真空炉加热，升温至400℃‑500℃后，保温10h‑12h，通入在惰性气体冷却至35℃‑45℃后，保温30‑40分钟出炉。采用本发明所述的工艺进行热处理后，一次熔炼成型之后的Ti‑20V‑4Al‑1Snβ型钛合金的在硬度、延伸率、拉伸强度等方面都得到提升，可以满足多个领域的使用需求。

技术领域

本发明属于β型钛合金热处理工艺技术领域，尤其涉及一种Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金的热处理工艺。

背景技术

钛合金因具有强度高、耐蚀性、耐热性好等特点而被广泛用于各个领域。钛有两种同素异构晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。在室温下，钛合金则分为三类：α型钛合金、β型钛合金、以及(α+β)型钛合金。β型钛合金是这样一类合金：其在正火或退火时能将高温β相保留到室温并获得介稳定的β单相组织。β型钛合金在熔炼后即具有较高的强度，在进行淬火、时效等热处理工艺后合金强度将得到进一步强化，室温强度可达1372MPa～1666MPa，但是β型钛合金热稳定性较差，不宜在高温下使用。

目前，三种钛合金的处理工艺主要以固溶处理配合时效处理的热处理工艺为主。只是，β型钛合金在处理工艺上与α钛合金、(α+β)钛合金稍有不同。β型钛合金加热温度要高于临界相变温度TB(国产牌号β型钛合金热TB1及TB2的临界相变温度TB＝750℃)。这是由于β型钛合金的合金化程度高，临界相变温度TB低，所以稍高于临界相变温度TB的β区加热后并不至于导致严重的脆性出现，并且β型钛合金在固溶后可获得单一介稳β相组织以改善合金的塑性。目前，国产牌号β型钛合金热TB1与TB2均在高于TB温度下进行固溶处理。之后会根据产品使用环境所需的力学性能决定厚度大小，决定β合金的时效处理时间。

Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金具有优异的耐冲击强度和振动衰减特性，因此其被广泛应用于滑雪板、自行车后齿轮、高尔夫球头等民用工件上。一次熔炼成型之后的Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金往往并不具备使用时应有的材料力学强度及韧性性能要求，所以需要对其进行二次热处理，以满足实际应用的需要。二次热处理过程中，钛合金在高温条件容易氧化，固溶及时效处理的温度不易把握。在我国，目前由于热处理工艺不成熟，Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金尚未能进行大规模的生产，仍以进口为主。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金热处理工艺，尤其是一种一次熔炼成型之后的Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金的二次热处理工艺。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种一次熔炼成型之后的Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金的二次热处理工艺，包括如下步骤：

(a)固溶处理，将待处理的一次熔炼成型之后的Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金放入工装，在真空炉中加热，升温至750℃-900℃后，保温1h-1.5h，通入在惰性气体冷却至35℃-45℃后，保温30-40分钟出炉；

(b)时效处理，将经固溶处理后的Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金随工装进入真空炉加热，升温至400℃-500℃后，保温10h-12h，通入在惰性气体冷却至35℃-45℃后，保温30-40分钟出炉。

因为考虑到在热处理过程中变形与氧化对材料的影响，所以本发明所述的一次熔炼成型之后的Ti-20V-4Al-1Snβ型钛合金的二次热处理工艺是在真空炉中进行处理。