[发明专利]一种获得高性能钛合金不同层次组织的热处理方法

说明书

本发明公开了一种获得高性能钛合金不同层次组织的热处理方法，把双相钛合金锻态棒料加工成板状，使用热模拟试验机进行热处理。本发明用钛合金为航空航天用TC4钛合金，在加热到β相变点以上温度，以10个冷却速率获得不同片层厚度α组织及其晶粒度，以及其对应的相关力学性能。不仅为材料加工过程提供有利的条件，还为最终制品提供其所需的性能。

技术领域

本发明涉及一种钛合金不同层次组织的热处理方法，特别是一种高性能钛合金不同层次 组织的热处理方法。

背景技术

TC4钛合金拥有比强度高，低密度，耐热耐蚀以及可焊性良好等优点是目前国内外航空 航天领域主要采用的材料，在美国航空用钛合金中，TC4钛合金已经占据了其中的56％， 而在国内的钛合金中，TC4的占到50％，占所有钛合金加工件的95％。研究表明，在β相变 点以上加热并保温一段时间后以一定冷速冷却至室温将提高TC4合金的断裂韧性，其原因在 于，经过热处理后的试样组织为魏氏片层α组织，许多研究已经证明了魏氏组织的断裂韧性 高于等轴组织、网篮组织的断裂韧性。显微组织观察表明，在魏氏组织中反映断裂特征的裂 纹扩展途径曲折，增加了裂纹总长度，所以消耗更多的能量。又因为裂纹分叉多，分散了裂 纹尖端的应力场，在破坏过程中吸收的能量大，故魏氏组织的断裂韧性大，裂纹扩展速率小。

TC4钛合金组织既影响成型质量，又将直接影响其制品的力学性能和服役寿命。目前世 界钛合金的发展趋势是向着高性能化方向发展，开发高性能TC4钛合金的途径有开发制备材 料新工艺、合理的热处理手段等。合理的热处理手段不仅可以为材料加工过程提供有利的条 件，又可以为最终制品提供其所需的性能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高性能钛合金不同层次组织的热处理方法。本发明用钛合 金为航空航天用TC4钛合金，在加热到β相变点以上温度，以10个冷却速率获得不同片层 厚度α组织及其晶粒度，以及其对应的相关力学性能。不仅为材料加工过程提供有利的条件， 还为最终制品提供其所需的性能。

本发明的技术方案：一种获得高性能钛合金不同层次组织的热处理方法，把双相钛合金 锻态棒料加工成板状，使用热模拟试验机进行热处理。

前述的获得高性能钛合金不同层次组织的热处理方法中，所述的热处理是；将双相钛合 金试样加热至1000-1100℃，保温3-8min后，分别以0.1℃/s,0.5℃/s,1℃/s,5℃/s,10℃/s,15℃ /s,20℃/s,30℃/s,50℃/s,80℃/s冷却至室温。

前述的获得高性能钛合金不同层次组织的热处理方法中，所述的钛合金是TC4钛合金。 前述的获得高性能钛合金不同层次组织的热处理方法中，所述的TC4钛合金的成分质量百分 比为：Al：5.42％；V：4.29％；Fe：0.08％；C：0.06％；Si：0.07％；Mo：0.015％；Ni：0.01％；Cr：0.004％和B 0.002％，余量为Ti和不可避免的杂质。