[发明专利]一种预变形Ti-22Al-25Nb合金获得B2+O/α2

说明书

本发明涉及一种预变形Ti‑22Al‑25Nb合金获得B2+O/α2多形貌稳定组织的方法，将Ti‑22Al‑25Nb合金进行高温热压缩变形，得到预变形Ti‑22Al‑25Nb合金试样；将预变形Ti‑22Al‑25Nb合金在B2+O两相区不同温度段进行两次时效。两次时效是先高温时效温度为940‑960℃，时效时间为1‑3h，冷却；低温时效温度为650℃‑850℃，时效时间为1‑12h，冷却。本发明是将变形后的Ti‑22Al‑25Nb合金在O+B2两相区适当的温度进行双时效，获得粗板条、细板条、针状O相和等轴O/α₂相的多形貌稳定组织，从而提高合金的高温性能，进而推动该合金在实际中的应用。

技术领域

本发明属于Ti₂AlNb基合金热处理技术领域，通过研究Ti-22Al-25Nb合金经热变形后分级时效处理，获得多种形貌O相稳定组织的方法。

背景技术

由于航空航天技术的发展，对于材料的高温力学性能、工作稳定性以及密度提出了进一步的要求。钛合金是一类密度较低，同时具有优良的高温性能，是较为理想的取代传统镍基合金以及铁合金的航空航天高温材料。早期，钛铝合金主要由Ti₃Al(α₂)以及TiAl(γ)这两种金属间化合物作为基体。后来，由于O相Ti₂AlNb基金属间化合物的出现，逐渐发展了出Ti₂AlNb 基合金。以正交有序相为基础的Ti₂AlNb基合金具有更好的室温塑性、韧性，同时得益于优秀的高温抗氧化性以及抗蠕变性能，Ti₂AlNb基合金可以稳定工作在650～750℃。

一般而言，Ti₂AlNb基合金由有序体心立方结构B2相、无序体心立方结构β相、有序正交结构O相和密排六方结构α₂相组成。经铸造后，Ti₂AlNb基合金的初始晶粒比较粗大，各方面的力学性能并不理想，因此需要进行一系列的热处理以及机械加工才可以获得较为理想的组织投入使用。但是，作为金属间化合物，Ti₂AlNb基合金依旧避免不了本征脆性。无论在室温加工过程还是在高温的使用过程，Ti₂AlNb基合金的本征脆性一直存在，这在某种程度上大大制约了其应用。合金中各种相的形貌、体积分数、大小和分布情况会对合金的性能产生显著影响，因此对于Ti₂AlNb基合金的组织进行研究与控制并合理的优化工艺参数是其工业化运用的重要前提。Ti₂AlNb基合金的不同的组织有不同的力学性能，比较典型的组织为等轴组织和板条组织(或片层状组织)。其中等轴组织具有较好室温强度的塑性，但是高温强度以及抗蠕变性能较差；而片层状组织则有较好的抗蠕变性能，但是室温韧性则较差。如何获得一个具有较好综合性能的组织形貌成为现阶段研究的重点。高温变形工艺相较于传统的冷加工工艺而言，具有得天独厚的技术性优势，比如控制并保持组织结构以及降低材料变形抗力等等。所以本专利主要是对高温变形后的名义成分为Ti-22Al-25Nb的Ti₂AlNb基合金进行时效处理，得到共存的多种形貌和不同体积分数的O相组织。

发明内容

针对Ti-22Al-25Nb合金在常规热处理后获得单一组织导致力学性能不平衡的问题，根据上述现有技术，本发明主要是将变形后的Ti-22Al-25Nb合金在O+B2两相区适当的温度进行双时效，获得粗板条、细板条、针状O相和等轴O/α₂相的多形貌稳定组织，从而提高合金的高温性能，进而推动该合金在实际中的应用。

本发明的具体技术方案如下：

一种预变形Ti-22Al-25Nb合金获得B2+O/α2多形貌稳定组织的方法，其步骤如下：

(1)将Ti-22Al-25Nb合金进行高温热压缩变形，得到预变形Ti-22Al-25Nb合金试样；

(2)将预变形Ti-22Al-25Nb合金在B2+O两相区不同温度段进行两次时效。