一种TC18钛合金的制备方法

本发明涉及一种tc18钛合金的制备方法，属于tc18钛合金制备。

背景技术：

1、tc18钛合金名义成分为ti-5al-5mo-5v-1cr-1fe，主要用于制造飞机起落架、支撑柱等承力结构件，也可用于制备高强紧固件。tc18钛合金的制备工艺主要还是传统的熔铸工艺，但是该工艺成本较高。

2、钛合金力学性能的提升主要还是通过传统的固溶时效实现。但是传统的固溶处理耗时长，固溶温度在稳态相转变温度(860℃)以下，固溶时效处理后无法实现初生α到次生α的充分转变。因此采用传统的熔铸法-热轧-固溶时效-成品制度，难以生产低成本高性能的钛合金，这使得tc18钛合金的运用推广受到限制。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种tc18钛合金的制备方法，采用本发明的制备方法制备tc18钛合金的成本低于传统熔铸法制备的成本，而且能够获得显著高于传统固溶时效处理的力学性能。

2、本方案是通过如下技术措施来实现的：一种tc18钛合金的制备方法，它包括如下步骤：

3、s1：将氢化钛粉和中间合金粉在氩气气氛中均匀混粉，压块，真空烧结，制备tc18烧结坯料；

4、s2：将烧结态的tc18钛合金坯料进行多道次热轧；

5、s3：将轧制过的tc18钛合金坯料进行再结晶退火处理；

6、s4：将再结晶退火处理后的tc18钛合金坯料进行快速热处理；

7、s5：将快速热处理后的tc18钛合金坯料进行时效处理；

8、s6：对tc18钛合金样品进行拉伸性能检测。

9、优选的，所述步骤s1中，氢化钛粉的粒径小于88μm，中间合金粉的粒径小于38.5μm，将混合均匀的粉末填装到橡胶模具中；随后放入冷等静压设备中，在大于或等于300mpa的压力下保压5-10分钟；将压制好的合金放入真空度高于10-3pa的高温烧结炉中以10℃/min的速度升温到1250℃，在1250℃下保温4小时。

10、优选的，所述步骤s1中，烧结态的tc18钛合金坯料的平均直径为38mm。

11、优选的，所述步骤s2中，将烧结态的tc18钛合金坯料置于800-850℃的炉膛中保温15-30分钟，随后进行多道次轧制；当tc18钛合金坯料的变形量达到91％时，立即将轧制完的tc18钛合金坯料放入水中冷却。

12、优选的，所述步骤s2中，每一道轧制结束后都需要将tc18钛合金坯料重新加热到目标温度800-850℃再进行下一道轧制。

13、优选的，所述步骤s2中，轧制结束后的tc18钛合金坯料的平均直径为11.5mm。

14、优选的，所述步骤s3中，将轧制过的tc18钛合金坯料置于管式炉中，以10-20℃/min的速度升温到820-850℃，并在820-850℃保温3-4小时；保温结束后，在氩气气氛中随炉冷却至500℃取出空冷。

15、优选的，所述步骤s3中，经过再结晶退火处理后，tc18钛合金的组织中等轴α和β晶粒的平均粒径分别在1.5-2.0μm和3.0-4.0μm的数值范围内。

16、优选的，所述步骤s4中，快速热处理的升温速度为20℃/s，在该速度下，等轴α晶粒的平均粒径为1.7μm时，tc18钛合金的动态相转变温度在890-910℃之间，利用中频电磁感应加热设备，将tc18钛合金样品加热到接近动态相转变温度的温度870℃、890℃和910℃后立即水淬。

17、优选的，所述步骤s5中的时效处理方法为：先将炉膛加热到600℃，然后将快速热处理后的tc18钛合金样品放入炉膛中，保温8小时后随炉冷却。

18、本发明的有益效果：本发明通过热轧、再结晶退火、快速热处理和时效处理可以获得细小等轴α相、片状α和等轴β相；等轴α相、片状α和等轴β相搭配的微观组织使得钛合金获得更高的抗拉强度。本发明的工艺高效可控，所得产品性能优异，便于工业化大规模生产。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

技术特征：

1.一种tc18钛合金的制备方法，其特征是，它包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的tc18钛合金的制备方法，其特征是，所述步骤s1中，氢化钛粉的粒径小于88μm，中间合金粉的粒径小于38.5μm，将混合均匀的粉末填装到橡胶模具中；随后放入冷等静压设备中，在大于或等于300mpa的压力下保压5-10分钟；将压制好的合金放入真空度高于10-3pa的高温烧结炉中以10℃/min的速度升温到1250℃，在1250℃下保温4小时。

3.根据权利要求2所述的tc18钛合金的制备方法，其特征是，所述步骤s1中，烧结态的tc18钛合金坯料的平均直径为38mm。

4.根据权利要求3所述的tc18钛合金的制备方法，其特征是，所述步骤s2中，将烧结态的tc18钛合金坯料置于800-850℃的炉膛中保温15-30分钟，随后进行多道次轧制；当tc18钛合金坯料的变形量达到91％时，立即将轧制完的tc18钛合金坯料放入水中冷却。

5.根据权利要求4所述的tc18钛合金的制备方法，其特征是，所述步骤s2中，每一道轧制结束后都需要将tc18钛合金坯料重新加热到目标温度800-850℃再进行下一道轧制。

6.根据权利要求5所述的tc18钛合金的制备方法，其特征是，所述步骤s2中，轧制结束后的tc18钛合金坯料的平均直径为11.5mm。

7.根据权利要求6所述的tc18钛合金的制备方法，其特征是，所述步骤s3中，将轧制过的tc18钛合金坯料置于管式炉中，以10-20℃/min的速度升温到820-850℃，并在820-850℃保温3-4小时；保温结束后，在氩气气氛中随炉冷却至500℃取出空冷。

8.根据权利要求7所述的tc18钛合金的制备方法，其特征是，所述步骤s3中，经过再结晶退火处理后，tc18钛合金的组织中等轴α和β晶粒的平均粒径分别在1.5-2.0μm和3.0-4.0μm的数值范围内。

9.根据权利要求8所述的tc18钛合金的制备方法，其特征是，所述步骤s4中，快速热处理的升温速度为20℃/s，在该速度下，等轴α晶粒的平均粒径为1.7μm时，tc18钛合金的动态相转变温度在890-910℃之间，利用中频电磁感应加热设备，将tc18钛合金样品加热到接近动态相转变温度的温度870℃、890℃和910℃后立即水淬。

10.根据权利要求9所述的tc18钛合金的制备方法，其特征是，所述步骤s5中的时效处理方法为：先将炉膛加热到600℃，然后将快速热处理后的tc18钛合金样品放入炉膛中，保温8小时后随炉冷却。

技术总结
本发明属于TC18钛合金制备技术领域，具体涉及一种TC18钛合金的制备方法，它包括如下步骤：S1：将氢化钛粉和中间合金粉在氩气气氛中均匀混粉，压块，真空烧结，制备TC18烧结坯料；S2：将烧结态的TC18钛合金坯料进行多道次热轧；S3：将轧制过的TC18钛合金坯料进行再结晶退火处理；S4：将再结晶退火处理后的TC18钛合金坯料进行快速热处理；S5：将快速热处理后的TC18钛合金坯料进行时效处理；S6：对TC18钛合金样品进行拉伸性能检测。采用本发明的制备方法制备TC18钛合金的成本低于传统熔铸法制备的成本，而且能够获得显著高于传统固溶时效处理的力学性能。

技术研发人员：邱富成,程拓,伊娃希辛·奥列斯特,萨瓦金·德米特里
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16