一种tc4-dt钛合金棒材的热处理方法
【专利摘要】本发明提供了一种TC4-DT钛合金棒材的热处理方法，该方法为：将TC4-DT钛合金棒材先在温度为（Te+5)°C?（Te+50)°C的条件下保温lh?2h后空冷，然后在温度为（Te-80)°C?(%-10)°C的条件下保温lh?2h后空冷或炉冷，最后在温度为50CTC?60CTC的条件下保温4h?8h后空冷，其中为TC4-DT钛合金棒材的13相转变温度，Ts的单位为。C。本发明通过进行三阶段热处理工艺，使得TC4-DT钛合金棒材在提高合金断裂韧性的同时改善合金的塑性，并能进一步强化性能，最终实现合金强度、塑性、断裂韧性的良好匹配。
【专利说明】一种TC4-DT钛合金棒材的热处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钛合金材料加工【技术领域】，具体涉及一种TC4-DT钛合金棒材的热处 理方法。
【背景技术】
[0002] 材料的损伤容限性能主要通过断裂韧性和裂纹扩展速率来表征。随着断裂力学和 损伤容限理论的发展，损伤容限设计思想在材料选材中得到重视，高断裂韧性和低裂纹扩 展速率的合金受到广泛关注。钛合金由于具有一系列的优点被航空航天应用作为首选材 料。众多的研究表明，钛合金片层结构具有好的损伤容限性能，因此，β锻造或β热处理工 艺通常被作为高损伤容限性能的加工方法，但片层组织由于具有粗大的晶粒使合金的塑性 下降。实验表明，β晶粒内部片层厚度和晶团尺寸会影响合金的损伤容限性能，片层厚度 增大会导致裂纹在扩展过程中偏转方向，晶团尺寸及位向改变也会导致裂纹的偏转，裂纹 在扩展过程中的偏转会消耗更多能量，因此导致了高的断裂韧性和低的裂纹扩展速率。一 般工程采用β锻造或β热处理来改善合金的损伤容限性能，但为了确保合金具有较高的 综合性能，即不降低合金的塑性，本发明设计了一种新的热处理工艺，适合于两相钛合金。
[0003] 为了获得高的损伤容限性能，传统的TC4-DT钛合金棒材的热处理方法主要是将 试样在β相区进行固溶处理，通过获得的片层组织来提高合金的断裂韧性，但粗大的片层 组织会导致拉伸塑性的明显降低，造成材料塑性的损失。
[0004] 因此如何通过优化TC4-DT钛合金棒材的热处理工艺来获得所要求的显微组织， 进一步实现合金强度、塑性、断裂韧性等综合性能的良好匹配，已成为TC4-DT钛合金加工 关键技术的重要组成部分。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种TC4-DT钛 合金棒材的热处理方法。该方法通过进行三阶段热处理工艺，可使TC4-DT钛合金棒材在提 高合金断裂韧性的同时，改善合金的塑性，并能进一步强化性能，最终实现合金强度、塑性、 断裂韧性的良好匹配。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TC4-DT钛合金棒材的热处 理方法，其特征在于，该方法为：将TC4-DT钛合金棒材先在温度为（T e+5)°C?（Te+50)°C 的条件下保温Ih?2h后空冷，然后在温度为（Te-80) °C?（Te-IO) °C的条件下保温Ih? 2h后空冷或炉冷，最后在温度为500°C?600°C的条件下保温4h?8h后空冷，其中Te为 TC4-DT钛合金棒材的β相转变温度，Te的单位为°〇。
[0007] 上述的一种TC4-DT钛合金棒材的热处理方法，其特征在于，该方法为：将TC4-DT 钛合金棒材先在温度为（Te+20)°C?（Te+40)°C的条件下保温Ih?2h后空冷，然后在温 度为（T e-40) °C?（Te-20) °C的条件下保温Ih?2h后空冷或炉冷，最后在温度为500°C? 600°C的条件下保温5h?7h后空冷。
[0008] 上述的一种TC4-DT钛合金棒材的热处理方法，其特征在于，该方法为：将TC4-DT 钛合金棒材先在温度为（Te+30) °C的条件下保温I. 5h后空冷，然后在温度为（Te-30) °C的 条件下保温I. 5h后空冷或炉冷，最后在温度为550°C的条件下保温6h后空冷。
[0009] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0010] 1、本发明采用三阶段热处理工艺，其中，第一阶段的热处理在β相变点温度以上 5?50°C，保温Ih?2h后空冷处理，以保证获得片层组织；第二阶段的热处理工艺在β相 变点下10?80°C保温Ih?2h后空冷或炉冷处理，能够使β晶粒内的片层α粗化，裂纹 经过粗化的片层α时会改变扩展路径，从而有效提高合金的韧性，同时还可以改善合金的 塑性；最后，在500?600°C保温4?8h进行空冷时效处理，以稳定组织并起辅助强化作用。
[0011] 2、本发明采用三阶段热处理工艺，其中β相变点以上的第一阶段处理可获得高 断裂韧性要求的片层组织，此外，β相变点以下的第一阶段处理，可使β晶内的片层α及 片层集束厚度增加，裂纹在扩展过程中遇到较厚的片层或集束改变扩展路径，同时消耗更 多的能量，因此断裂韧性增加，同时二次α的产生会导致合金塑性的提高，最终的时效处 理可进一步稳定组织并强化性能。通过本发明的三阶段热处理工艺，可使TC4-DT钛合金 棒材在提高合金断裂韧性的同时，改善合金的塑性，并能进一步强化性能，最终实现合金强 度、塑性、断裂韧性的良好匹配。
[0012] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为经本发明实施例1热处理后的TC4-DT钛合金棒材的金相组织图。
[0014] 图2为经本发明对比例1热处理后的TC4-DT钛合金棒材的金相组织图。
[0015] 图3为经本发明对比例2热处理后的TC4-DT钛合金棒材的金相组织图。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1
[0017] 本实施例TC4-DT钛合金棒材的热处理方法为：
[0018] 将TC4-DT钛合金棒材在温度为（Te+30) °C的条件下保温I. 5h后空冷，然后在温 度为（Te_30) °C的条件下保温I. 5h后炉冷，最后在温度为550°C的条件下保温6h后空冷； 所述Te STC4-DT钛合金棒材的β相转变温度，Te的单位为°〇。
[0019] 经本实施例热处理后的TC4-DT钛合金棒材的金相组织见图1。经本实施例热处理 后的TC4-DT钛合金棒材的性能测试数据见表1。
[0020] 实施例2
[0021] 本实施例TC4-DT钛合金棒材的热处理方法为：
[0022] 将TC4-DT钛合金棒材在温度为（Te+20) °C的条件下保温2h后空冷，然后在温度 为（Te-20) °C的条件下保温2h后空冷，最后在温度为500°C的条件下保温5h后空冷；所述 Te STC4-DT钛合金棒材的β相转变温度，Te的单位为°〇。
[0023] 经本实施例热处理后的TC4-DT钛合金棒材的性能测试数据见表1。
[0024] 实施例3
[0025] 本实施例TC4-DT钛合金棒材的热处理方法为：
[0026] 将TC4-DT钛合金棒材在温度为（Te+40) °C的条件下保温Ih后空冷，然后在温度 为（Te-40) °C的条件下保温Ih后炉冷，最后在温度为600°C的条件下保温7h后空冷；所述 Te STC4-DT钛合金棒材的β相转变温度，Te的单位为°〇。
[0027] 经本实施例热处理后的TC4-DT钛合金棒材的性能测试数据见表1。
[0028] 实施例4
[0029] 本实施例TC4-DT钛合金棒材的热处理方法为：
[0030] 将TC4-DT钛合金棒材在温度为（Te+5) °C的条件下保温2h后空冷，然后在温度为 (Te-80) °C的条件下保温2h后空冷，最后在温度为500°C的条件下保温8h后空冷；所述Te 为TC4-DT钛合金棒材的β相转变温度，Te的单位为°〇。
[0031] 经本实施例热处理后的TC4-DT钛合金棒材的性能测试数据见表1。
[0032] 实施例5
[0033] 本实施例TC4-DT钛合金棒材的热处理方法为：
[0034] 将TC4-DT钛合金棒材在温度为（Te+50) °C的条件下保温Ih后空冷，然后在温度 为（Te-IO) °C的条件下保温Ih后炉冷，最后在温度为600°C的条件下保温4h后空冷；所述 Te STC4-DT钛合金棒材的β相转变温度，Te的单位为°〇。
[0035] 经本实施例热处理后的TC4-DT钛合金棒材的性能测试数据见表1。
[0036] 对比例1
[0037] 本对比例采用普通的两相区热处理工艺。本对比例TC4-DT钛合金棒材的热处理 方法为：将TC4-DT钛合金棒材在温度为（T e-30) °C的条件下保温I. 5h后炉冷。经本对比 例处理后的TC4-DT钛合金棒材的金相组织见图2,性能测试数据见表1。
[0038] 对比例2
[0039] 本对比例采用普通的β相区热处理工艺。本对比例TC4-DT钛合金棒材的热处理 方法为：将TC4-DT钛合金棒材在温度为（T e+50) °C的条件下保温I. 5h后空冷。经本对比 例处理后的TC4-DT钛合金棒材的金相组织见图3,性能测试数据见表1。
[0040] 表1经本发明热处理后的TC4-DT钛合金棒材的性能测试数据
[0041]
【权利要求】
1. 一种TC4-DT钛合金棒材的热处理方法，其特征在于，该方法为：将TC4-DT钛合 金棒材先在温度为（T e+5)°C?（Te+50)°C的条件下保温Ih?2h后空冷，然后在温度为 (Te-80) °C?（Te-10) °C的条件下保温Ih?2h后空冷或炉冷，最后在温度为500°C?600°C 的条件下保温4h?8h后空冷，其中Te为TC4-DT钛合金棒材的β相转变温度，Te的单位 为。C。
2. 根据权利要求1所述的一种TC4-DT钛合金棒材的热处理方法，其特征在于，该方法 为：将TC4-DT钛合金棒材先在温度为（T e+20) °C?（Te+40) °C的条件下保温Ih?2h后空 冷，然后在温度为（Te_40) °C?（Te-20) °C的条件下保温Ih?2h后空冷或炉冷，最后在温 度为500°C?600°C的条件下保温5h?7h后空冷。
3. 根据权利要求2所述的一种TC4-DT钛合金棒材的热处理方法，其特征在于，该方法 为：将TC4-DT钛合金棒材先在温度为（T e+30) °C的条件下保温I. 5h后空冷，然后在温度为 (Te-30) °C的条件下保温I. 5h后空冷或炉冷，最后在温度为550°C的条件下保温6h后空冷。
【文档编号】C22F1/18GK104213060SQ201410489741
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】郭萍, 赵永庆, 韩栋, 雷文光, 贾蔚菊, 张永强, 李磊 申请人:西北有色金属研究院