[发明专利]一种优化亚稳态钛合金强韧性匹配的方法

摘要

本发明涉及钛合金热处理及加工制造技术领域，具体涉及一种优化亚稳态钛合金强韧性匹配的方法。在α+β型及近β型钛合金热处理、氩弧焊或电子束焊接过程中，由于冷却速度较快，在热处理或焊接接头区域生成亚稳态的脆性马氏体相，导致钛合金的冲击韧性、断裂韧性较低。本发明在热处理条件下提供较高温度的冷却氛围；在氩弧焊条件下将坡口区母材加热到一定温度；在电子束焊接条件下采用三次焊接、每次熔合区逐步增大的焊接成型工艺。从而，优化热处理结构/焊接接头区域的温度场，减缓其冷却速度，抑制亚稳脆性相生成，提高焊接接头的韧性，适于α+β型及近β型钛合金的热处理、窄间隙焊接及电子束焊接工艺，应用于航空、航天、海洋等技术领域。

主权项

1.一种优化亚稳态钛合金强韧性匹配的方法，其特征在于，在热处理条件下，为热处理结构提供较高温度的冷却氛围，在不多于30秒的时间内将钛合金构件转移置于温度为200～300℃的环境中进行冷却；在氩弧焊条件下，采用窄间隙焊接，将坡口区母材加热至200～300℃；在电子束焊接条件下，采用三次焊接、每次熔合区逐步增大的焊接成型工艺；在电子束焊接条件下，将钛合金材料置于真空环境下的电子束焊接舱体内，根据焊接工件厚度，调整电子束焊接电流，采用三步骤梯度焊接方式完成焊接，其中：第一次焊接熔合区深度为工件厚度的20%～30%，电子束焊接电流范围为2～3mA×δ，δ为焊接试板厚度，单位：mm；提高电子束焊接电流，使电子束焊接电流范围为第一次焊接电流的1.5～2.0倍，使第二次焊接熔合区深度达到工件厚度的55%～65%；进一步提高电子束焊接电流，使电子束焊接电流范围为第一次焊接电流的3.0～3.5倍，使熔合区已连续穿透的形式贯穿整个工件厚度，完成电子束焊接；热处理保温后的冷却环境是电阻炉、封闭或半封闭的具有一定温度的腔体，钛合金构件在所述环境中冷却至500℃以下后取出；在窄间隙焊接前，通过感应加热或电阻丝加热，将窄间隙焊接构件坡口区域加热至200～300℃，并在焊接过程中保持坡口区域维持在该温度范围直至焊接完成；在500℃～600℃对焊接工件进行焊后去应力热处理，保温时间为3～6小时，随炉冷却至100℃以下出炉。