[发明专利]一种提高钛合金性能的热处理方法

说明书

本发明涉及钛合金技术领域，尤其涉及一种提高钛合金性能的热处理方法，包括以下步骤：先在β单相区对钛合金进行固溶处理，固溶温度为845‑870℃，保温时间为1‑5h；再将保温后得到的钛合金进行双步时效处理；最后将经过双步时效处理后得到的钛合金进行水淬处理。本发明提出的一种提高钛合金性能的热处理方法，解决现有的热处理方法获得的微观组织强度和塑性不匹配的问题。

技术领域

本发明涉及钛合金领域，尤其涉及一种提高钛合金性能的热处理方法。

背景技术

亚稳态β钛合金具有很高的比强度，优异的淬透性和良好的耐腐蚀性，因此其在航天航空领域中有重要应用潜力。但是，目前钛合金仍面临强度与塑韧性能不匹配及进一步改善机械性能的问题。α相的尺寸、体积分数、分布等是影响钛合金力学性能的主要因素。而通过热处理工艺来进行微组织设计是改善β钛合金力学性能的有效途径。通过固溶加时效处理可以获得双峰组织和层状组织，全层状结构的Ti-55531合金的极限抗拉强度可能达到1.4GPa，但是该合金在室温下的拉伸试验中显示出脆性断裂，延伸率不足4％。而双峰结构的Ti-55531合金虽然表现出更好的延展性和强度的组合，其中的初级球状α相降低合金的强度。

发明内容

本发明提出一种提高钛合金性能的热处理方法，以解决现有的热处理方法获得的微观组织强度和塑性不匹配的问题。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种提高钛合金性能的热处理方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1：β单相区固溶处理

在β单相区对钛合金进行固溶处理，固溶温度为845-870℃，保温时间为1-5h；

步骤2：α+β两相区双步时效处理

先将步骤(1)保温后得到的钛合金进行一次时效处理，所述一次时效处理的温度为650-750℃，时效时间为1-6h；

再将所述一次时效处理后得到的钛合金进行二次时效处理，二次时效处理的温度为550-650℃，时效时间为1-4h；

步骤3：水淬处理

将步骤2得到的钛合金进行水淬处理。

进一步的是：所述钛合金为Ti-55531合金或Ti-5553基合金。

进一步的是：所述步骤1中的固溶温度为845-860℃，保温时间为1-3h。

进一步的是：所述步骤1中的固溶温度为850℃，保温时间为1h。

进一步的是：所述步骤2中一次时效处理的温度为625-725℃，时效时间为2-4h。

进一步的是：所述步骤2中一次时效处理的温度为700℃，时效时间为3h。

进一步的是：所述步骤2中二次时效处理的温度为575-625℃，时效时间为1-3h。

进一步的是：所述步骤2中二次时效处理的温度为600℃，时效时间为3h。

本发明的优点：

1)本发明通过连续的双步时效处理，避免了脆性相ω相的形成；一次时效处理形成的大尺寸α相和二次时效处理形成的小尺寸α相共同存在于整个钛合金中；在变形时，大尺寸α相保证了钛合金的塑性，小尺寸α相保证了钛合金的强度，使得该钛合金的综合力学性能有了进一步提升。

2)本发明通过连续的双步时效处理，形成的多尺寸α相结构展现了大尺寸α相包围小尺寸α相的网格结构，使得钛合金能以均匀的方式变形，从而提高了钛合金的整体性能。

3)本发明热处理后的钛合金既具有高强度，同时具有高延展性，可以应用在航天航空领域。