一种提高Ti2AlNb基合金高温强度的热处理方法与流程

本发明涉及一种提高Ti2AlNb基合金高温强度的热处理方法，属于热处理领域。

背景技术：

Ti2AlNb基合金是一种正交晶系的轻质合金，由于其具有高塑性、比强度，并且在高温下具有高强度和蠕变抗力，近几年在航空、航天领域得到了广泛应用，主要用于飞机发动机隔热罩、进气道、机身整流片等关键部位。

由于隔热罩、进气道需要在高温、高压的环境下长时间工作时保持较高的强度，所以对材料的高温强度提出了较高的要求。Ti2AlNb基合金属于正交晶系，具有非常复杂的空间点阵结构，在高温下会有相变发生，使其高温强度稳定性较差。在现有的资料手册中，Ti2AlNb基合金经固溶时效处理后抗拉强度在高温条件下仍然较低（130Mpa左右），且时效时间较长，生产效率较低，不能满足该领域对Ti2AlNb基合金的强度要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：Ti2AlNb基合金在高温条件下，零件的抗拉强度较低，既不能满足有些领域对其强度的要求，又造成了材料与能源的浪费。针对现有技术的不足，本发明提供一种提高钛合金高温强度的热处理方法。

为解决上述问题，本发明提出的技术方案是：一种提高Ti2AlNb基合金高温强度的热处理方法。热处理方法包括如下步骤：步骤1所述的预处理过程中，对热处理试样进行超声波清洗，清洗液为丙酮。

步骤2将Ti2AlNb基合金板材放入炉内，随炉加热至930℃~950℃，保温时间为1h，空冷。

步骤3所述的固溶处理过程中，将板料放入箱式电阻炉进行固溶处理，温度为1150℃，保温时间为1h~1.5h，保温结束后进行淬火处理。

步骤4所述的淬火处理过程中，淬火转移时间为2s~5s，淬火介质为水。

步骤5所述的时效处理过程中，将Ti2AlNb基合金置于箱式电阻炉中进行时效处理，温度为770℃~790℃，保温时间为2h，时效结束后进行空冷。

本发明的有益效果是：通过该热处理过程，Ti2AlNb基合金在高温下的抗拉强度得到提高（950℃下，抗拉强度达到180Mpa，提升37%），且组织均匀，满足航空、航天领域对材料性能的要求。

附图说明

图1为实施例2Ti2AlNb基合金板材在950℃/1h/AC+1150℃/1h/WQ+780℃/2h/AC热处理前后，在温度为950℃，应变速率为10-3s-1条件下的应力应变曲线。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体事例对本发明做进一步的说明：

实施例1：一种提高Ti2AlNb基合金高温强度的热处理方法，将Ti2AlNb基合金在常温下使用超声波清洗，清洗液选用丙酮。将Ti2AlNb基合金拉伸试样置于箱式电阻炉中，随炉加热至930℃，保温1h后出炉空冷。待其充分冷却后放入1150℃的箱式电阻炉中进行固溶处理，保温时间为1h。保温结束后进行淬火处理，淬火转移时间为2s。淬火介质为水。淬火后将钛合金放入770℃的箱式电阻炉中进行时效处理，时效时间为2h，时效结束后采用空冷的冷却方式进行冷却。冷却后用砂纸进行打磨，在950℃下进行高温拉伸实验，测试其高温力学性能。

实施例2：一种提高Ti2AlNb基合金高温强度的热处理方法，将Ti2AlNb基合金在常温下使用超声波清洗，清洗液选用丙酮。将Ti2AlNb基合金拉伸试样置于箱式电阻炉中，随炉加热至950℃，保温1h后出炉空冷。待其充分冷却后放入1150℃的箱式电阻炉中进行固溶处理，保温时间为1h。保温结束后进行淬火处理，淬火转移时间为2s。淬火介质为水。淬火后将钛合金放入780℃的箱式电阻炉中进行时效处理，时效时间为2h，时效结束后采用空冷的冷却方式进行冷却。冷却后用砂纸进行打磨，在950℃下进行高温拉伸实验，测试其高温力学性能。

实施例3：一种提高Ti2AlNb基合金高温强度的热处理方法，将Ti2AlNb基合金在常温下使用超声波清洗，清洗液选用丙酮。将Ti2AlNb基合金拉伸试样置于箱式电阻炉中，随炉加热至940℃，保温1h后出炉空冷。待其充分冷却后放入1150℃的箱式电阻炉中进行固溶处理，保温时间为1h。保温结束后进行淬火处理，淬火转移时间为5s。淬火介质为水。淬火后将钛合金放入780℃的箱式电阻炉中进行时效处理，时效时间为2h，时效结束后采用空冷的冷却方式进行冷却。冷却后用砂纸进行打磨，在950℃下进行高温拉伸实验，测试其高温力学性能。

实施例4：一种提高Ti2AlNb基合金高温强度的热处理方法，将Ti2AlNb基合金在常温下使用超声波清洗，清洗液选用丙酮。将Ti2AlNb基合金拉伸试样置于箱式电阻炉中，随炉加热至950℃，保温1h后出炉空冷。待其充分冷却后放入1150℃的箱式电阻炉中进行固溶处理，保温时间为1h。保温结束后进行淬火处理，淬火转移时间为2s。淬火介质为水。淬火后将钛合金放入790℃的箱式电阻炉中进行时效处理，时效时间为2h，时效结束后采用空冷的冷却方式进行冷却。冷却后用砂纸进行打磨，在950℃下进行高温拉伸实验，测试其高温力学性能。