[发明专利]一种减弱高铌钛铝合金相变织构的方法

说明书

本发明公开一种减弱高铌钛铝合金相变织构的方法，属于金属热加工技术领域，通过β单相区预变形减弱钛铝合金的相变织构，操作简单、周期短，大幅度地降低了生产成本。相对于热处理方法，本发明的周期较短。与硼元素添加方法相比，通过在高铌钛铝合金的β单相区进行预变形，可使粗大长条状的TiB发生破碎，从而增加了促使非织构α相的异质形核质点。同时，由于TiB与β相的变形机制不同，在预变形过程中TiB与β相的位向关系发生了变化，使其原本遵循的位向关系：{110}_β‖(001)_TiB和111_β‖[010]_TiB被破坏，从而保证了由硼化物上析出的α相均为非织构α相，减小了高铌钛铝合金应力集中，同时使裂纹扩展通道随机化，减弱了合金的开裂倾向。

技术领域

本发明涉及金属热加工技术领域，具体为一种减弱高铌钛铝合金相变织构的方法。

背景技术

钛铝合金具有低密度、高比刚、高比强等优点，在航空航天及汽车制造领域极具应用前景。传统的钛铝合金使用温度范围在650℃～750℃，严重限制了其应用范围。为了提高钛铝合金的服役温度，通常在钛铝合金中添加Nb、W等高熔点元素，形成成分范围为Ti-(40-45)Al-(5-10)Nb的高铌钛铝合金体系，提高了钛铝合金的高温强度及抗氧化性能，使其服役温度达到了800℃-900℃。由于强β稳定化元素Nb、W的添加，合金的凝固路径由包晶凝固转变为β凝固，其具体的相变序列为：L→L+β→β→β+α→α→α+γ→α₂+γ。对于高铌钛铝合金而言，α相的尺寸与取向决定了(α₂+γ)片层结构的特征，进一步对合金的力学性能产生显著影响。在高铌钛铝合金中，α相主要来源于β→α固态相变。在该相变过程中，α相由母相β析出，两者满足位向关系Burgers位向关系：{011}_β//(0001)_α以及1-11_β//11-20_α，在后续的α→γ相变过程中，γ由无序的α中析出，两相满足Blackburn位相关系{111}_γ//(0001)_α以及1-10_γ//11-20_α。从上述相变过程及位向关系可以看出片层界面的取向为{110}_β，由于在β相中只存在六个等效的(110)面，因此由单一β相中析出的片层结构在任意截面上最多存在六种取向，即存在择优取向。再者由于变体选择效应进一步使α相的取向不随机，这种具有取向集中的α相被称之为相变织构。相变织构含量过高会导致高铌钛铝合金室温塑性降低，焊接过程中产生开裂现象。

目前，降低高铌钛铝合金相变织构含量方法主要包括：硼元素添加和热处理，硼元素添加可显著降低相变织构相含量，但粗大长条状的TiB脆性显著，在受载过程中会促进裂纹的萌生与扩展，显著降低了钛铝合金的室温塑形及加工性能。热处理可显著降低相变织构的含量，但其是以长的保温时间或慢的冷速为代价，一方面会导致生产效率的大幅度降低，另一方面会导致α晶粒的急剧长大，从而形成粗大的片层结构。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种减弱高铌钛铝合金相变织构的方法，能够减弱高铌钛铝合金相变织构，使高铌钛铝合金中存在的粗大长条状的硼化物发生破碎，减小了高铌钛铝合金应力集中，同时使裂纹扩展通道随机化，减弱了合金的开裂倾向

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种减弱高铌钛铝合金相变织构的方法，包括如下步骤：

步骤S1，将待处理高铌钛铝合金置于保护气体中，其中，保护气体为惰性气体；

步骤S2，将处于保护气体中的待处理高铌钛铝合金加热至β单相区，保温2～5min；

步骤S3，对经步骤S2处理的高铌钛铝合金进行预变形处理，其中，变形的真应变量为40％～60％，变形的应变速率为2^-s～0.02^-s；