一种Ti45Nb钛合金丝材的热处理方法与流程

本发明涉及钛合金热处理
技术领域：
，具体涉及一种ti45nb钛合金丝材的热处理方法。
背景技术：
：随着飞机先进性的提高，对紧固件材料的要求越来越高，高减重、耐腐蚀、无磁性、与复合材料相容性好的钛合金逐渐成为先进飞机紧固件材料的首要选择。ti45nb作为一种先进的航空紧固件用材料，其密度仅为5.7g/cm3，具有优良的耐蚀性、极高的比强度、良好的力学性能和加工性能，适用于制造复合材料连接用铆钉。美国从20世纪80年代开始将ti45nb钛合金铆钉广泛应用于各种先进军民用飞机，现已完全取代纯钛铆钉。同时，该合金与ti-6al-4v钛合金搭配，制成双金属铆钉，已在波音和空客飞机上大量使用。目前，美国在航空航天产品中全部改用冷加工性能优异的钛铌铆钉。近几年国内ti45nb紧固件质量不稳定，对丝材的组织以及力学性能要求很高，由于退火温度超过一定温度，晶粒快速生长，会极大地降低紧固件用丝材的力学性能，因此达到理想的组织与性能匹配较难，采取合理的热处理工艺才能保证组织和性能。技术实现要素：本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种ti45nb钛合金丝材的热处理方法，该方法处理后的ti45nb钛合金丝材内部组织均匀，力学性能得到了极大的提高，丝材内部组织和力学性能得到良好匹配。为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种ti45nb钛合金丝材的热处理方法，所述方法包括以下步骤：将待处理的ti45nb钛合金丝材置于马弗炉中，升温至750～860℃进行预热，接着保温0.5～1.6h，然后冷却至室温。优选地，所述待处理的ti45nb钛合金丝材为旋锻工艺制成。优选地，所述预热温度为750～850℃，所述保温时间为0.5-1.5h。优选地，所述预热温度为780～850℃，所述保温时间为0.8-1.5h。优选地，以所述待处理的ti45nb钛合金丝材的总重量为100％计，所述待处理的ti45nb钛合金丝材的化学成分为：nb＝44.32～47.75％，c＝0.01～0.21％，si≤0.03％，fe≤0.03％，cr≤0.02％，mg≤0.01％，mn≤0.01％，o＝0.08～0.15％，n＝0.02～0.028％，h≤0.0012％，其余为ti。优选地，所述待处理的ti45nb钛合金丝材的直径为2～5mm。优选地，所述待处理的ti45nb钛合金丝材的直径为2.1～4.9mm。优选地，所述马弗炉为箱式炉、管式炉或坩埚炉。优选地，所述冷却方式为空冷。本发明第二方面提供上述方法在制备ti45nb钛合金丝材中的应用。本发明的ti45nb钛合金丝材的热处理方法，通过控制预热温度、保温时间和冷却方式，使得热处理后的ti45nb钛合金丝材显微组织结构均匀，同时提高了ti45nb钛合金丝材的抗拉强度、屈服强度、剪切强度、延伸率等综合力学性能，为ti45nb钛合金丝材应用于航空紧固件的生产提供了很好的技术支持。附图说明图1是本发明的实施例1的显微组织图；图2是本发明的实施例2的显微组织图；图3是本发明的实施例3的显微组织图；图4是本发明的实施例4的显微组织图；图5是本发明的实施例5的显微组织图；图6是本发明的对比例1的显微组织图；图7是本发明的对比例2的显微组织图。具体实施方式以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本发明第一方面提供一种ti45nb钛合金丝材的热处理方法，所述方法包括以下步骤：将待处理的ti45nb钛合金丝材置于马弗炉中，升温至750～860℃进行预热，接着保温0.5～1.6h，然后冷却至室温。在本发明所述的方法中，所述待处理的ti45nb钛合金丝材为旋锻工艺制成。旋锻加工工艺成本低，维护安装调试方便，同时旋锻出来的丝材表面质量好。在优选情况下，所述预热的温度为750～850℃，所述保温的时间为0.5-1.5h。具体地，所述预热温度可以为750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃、810℃、820℃、830℃、840℃或850℃。具体地，所述保温时间可以为0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h或1.5h。在本发明所述的方法中，以所述待处理的ti45nb钛合金丝材的总重量为100％计，所述待处理的ti45nb钛合金丝材的化学成分为：nb＝44.32～47.75％，c＝0.01～0.21％，si≤0.03％，fe≤0.03％，cr≤0.02％，mg≤0.01％，mn≤0.01％，o＝0.08～0.15％，n＝0.02～0.028％，h≤0.0012％，其余为ti。在本发明所述的方法中，所述待处理的ti45nb钛合金丝材的直径为2～5mm。在优选情况下，所述待处理的ti45nb钛合金丝材的直径为2.1～4.9mm。具体地，所述待处理的ti45nb钛合金丝材的直径可以为2.1mm、2.5mm、3mm、3.5mm、3.9mm、4mm、4.5mm或4.9mm。在本发明所述的方法中，所述马弗炉为箱式炉、管式炉或坩埚炉。具体地，例如可以为箱式马弗炉。在本发明所述的方法中，所述冷却方式为空冷。在空气中进行冷却，操作简单，在保证丝材内部组织结构与力学性能优良的前提下，可有效的缩短热处理的时间，降低加工成本。本发明第二方面提供上述方法在制备ti45nb钛合金丝材中的应用。本发明的ti45nb钛合金丝材的热处理方法，通过对预热温度、保温时间、冷却方式进行调整，使得热处理后的ti45nb钛合金丝材显微组织结构均匀，提高了ti45nb钛合金丝材的抗拉强度、屈服强度、剪切强度、延伸率等综合力学性能，从而使得丝材的内部组织和力学性能得到良好匹配，为ti45nb钛合金丝材应用于航空紧固件的生产提供了很好的技术支持。以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。实施例和对比例中使用相同的ti45nb钛合金丝材进行热处理，所述待处理的ti45nb钛合金丝材为旋锻工艺制成，以所述待处理的ti45nb钛合金丝材的总重量为100％计，所述待处理的ti45nb钛合金丝材的化学成分为：nb＝44.32～47.75％，c＝0.01～0.21％，si≤0.03％，fe≤0.03％，cr≤0.02％，mg≤0.01％，mn≤0.01％，o＝0.08～0.15％，n＝0.02～0.028％，h≤0.0012％，其余为ti。实施例1-5和对比例1-2将旋锻加工得到的直径为3.9mm的待处理的ti45nb钛合金丝材，置于箱式马弗炉中，升温至预热温度，接着保温，然后在空气中冷却至室温；其中，各实施例和对比例的预热温度和保温时间数值如表1所示。表1实施例编号预热温度(℃)保温时间(h)实施例17501.5实施例27801.3实施例38101.1实施例48301实施例58500.5对比例18801对比例28303测试例1对实施例1-5和对比例1-2按国家标准gb/t5168-2020所述方法进行显微组织测试，采用莱卡dm6000m型号显微镜对实施例1-5和对比例1-2的微观组织放大100倍进行分析，所述实施例1-5和对比例1-2的显微组织分别如图1-7所示。测试例2对实施例1-5和对比例1-2按国家标准gb/t228.1-2010所述方法进行室温力学性能测试，测试结果如表2所示。表2通过图1-7的结果可以看出，采用本发明技术方案热处理的ti45nb钛合金丝材的显微组织均形成晶粒且较为均匀，其中，实施例4的显微组织最为细小且均匀。通过表2的结果可以看出，实施例1-5的抗拉强度、屈服强度、剪切强度、延伸率和断面收缩率均满足生产要求，其中实施例4的综合性能最好。而对比例1和对比例2的延伸率低于10％，是由于丝材内部组织加热温度过高或者保温时间过长导致内部组织晶粒粗大，塑性降低。以上实施例说明采用本发明方法进行ti45nb钛合金丝材热处理，处理后的丝材内部组织和力学性能得到良好匹配。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。当前第1页12