[发明专利]一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺

说明书

本发明提供了一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，首先将TC6钛合金棒料加热后进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗的锻造处理；再对锻造后的TC6钛合金锻件进行固溶处理后，然后进行双重低温退火处理，最后进行时效处理；最后，进行深冷处理。本发明不仅改善了TC6钛合金锻件的内部组织结构的均匀性和稳定性，消除热处理过程中产生的热应力，而且在微观组织上可以细化晶粒，引入位错结构，在宏观力学性能上可以有效提高材料的强度和塑性，保持材料的力学稳定性。

技术领域

本发明涉及深冷处理工艺技术领域，尤其涉及一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺。

背景技术

TC6钛合金是一种具有复杂微观组织结构的双相合金。具有比强度高、抗氧化和耐腐蚀能力强等优点，广泛应用于航空航天关键零部件的制造。在恶劣的服役工况下，钛合金材料很容易发生疲劳断裂、腐蚀损伤以及蠕变失效等。因此进一步提高钛合金的综合力学性能及其稳定性，延长其疲劳寿命成为提高钛合金航空发动机服役性能的关键。

传统的钛合金热处理工艺可以通过改变材料的组织形态、种类、大小及体积分数等，在一定程度上可以使材料获得预期的组织和性能。例如，申请号为201410136849.1的专利提出了一种TC18钛合金的热处理方法。本发明方法首先将TC18钛合金在T_β-60℃～T_β-100℃(T_β为合金β相转变温度)保温2～8h后，采取空冷或水冷冷却至室温；然后将合金在540～600℃时效4～12h，空冷冷却至室温，该方法有效解决了双重退火工艺存在合金强度较低以及固溶-时效工艺难以使合金塑性和韧性满足使用要求的问题；又如申请号为201610794400.3的专利申请提出了一种TC4钛合金锻件的热处理工艺，采用在TC4钛合金锻件相变点之下50℃左右温度下进行固溶处理，冷却方式为水冷，固溶处理后进行760℃～780℃退火，退火空冷后，增加530±10℃下不低于6h时效处理，该发明有效解决了TC4钛合金锻件传统普通退火热处理工艺中初生α相过多、高温持久性能不合格、室温强度过低的问题。但是，这些方法没有考虑在热处理过程中产生的热应力、组织不良等缺陷的问题，这将严重影响材料的综合机械性能。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，从而有效改善TC6钛合金的组织均匀性和稳定性，提高其综合力学性能。

本发明所采用的技术方案如下：

一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；

步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金锻件进行固溶处理后，然后进行双重退火处理，最后进行时效处理；

步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金锻件以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12～24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温,并在室温下保持2h。

进一步地，所述步骤二中固溶处理的加热温度为900℃，保温3h后立即水淬。

进一步地，所述步骤二中双重退火为两次低温退火，第一次退火：将第二步所得的板材放入加热炉，以200℃/h升温速率使加热炉升温至830±10℃，均热后保温3h，然后空冷2h；第二次退火：将第一次退火后的板材重新加热到650±10℃，升温速率为250℃/h，保温2h后，然后空冷至室温。

进一步地，所述步骤二中时效处理的温度为530℃，保温时间为8h，再以(150±5℃)/h的速率炉冷至室温。