一种降低Ti<sub>2</sub>AlNb基合金板材热加工温度的方法
【专利摘要】一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法，本发明涉及一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法。本发明是要解决现有Ti2AlNb基合金板材在热加工过程中温度较高的问题。一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法具体是按以下步骤进行：一、将Ti2AlNb基合金板材置于热处理炉中保温后，从热处理炉中取出进行淬火，得到以B2相为基体的合金板材；二、将以B2相为基体的合金板材置于模具中保温3min，然后进行热加工，热加工时间不超过7min，得到成形板材；然后连同模具继续保温，即完成降低Ti2AlNb基合金板材的热加工温度。本发明用于降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度。
【专利说明】
一种降低T i 2AI Nb基合金板材热加工温度的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法。
【背景技术】
[0002]随着航空航天技术的发展，飞行速度的不断提高，新型的高比强度、比刚度及优异高温性能的合金正被广泛关注，Ti2AlNb基合金具有高的比强度、比刚度以及良好的高温蠕变性能和抗氧化性能，从而成为研究热点。其中T1-22Al-25Nb合金是第二代Ti2AlNb基合金，在兼顾以上优点的同时又增加了合金的延展性，但是其合金的正常热加工温度仍然需要达到100tC以上，给加工生产带来了极大的困难。而合金的内部显微组织决定其外在的加工性能和使用性能，经研究合金处于α2+Β2+(λ^α2+Β2相区时，其塑性加工能力较强。其中α2+Β2相区的塑性变形能力还优于α2+Β2+0相区，但是其温度区间更高，在1000°C以上。所以通过热处理等工艺降低合金的热加工温度，同时保证合金拥有较高的塑性，就显得尤为重要。
【发明内容】
[0003]本发明是要解决现有Ti2AlNb基合金板材在热加工过程中温度较高的问题，而提供一种降低T i 2AlNb基合金板材热加工温度的方法。
[0004]一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法具体是按以下步骤进行:
[0005]—、将Ti2AlNb基合金板材置于温度为1015°C?1200°C的热处理炉中保温1min?30min后，从热处理炉中取出进行淬火，得到以B2相为基体的合金板材；
[0006]二、将以B2相为基体的合金板材置于模具中在温度为600°C?800°C的条件下保温3min，然后进行热加工，热加工时间不超过7min，得到成形板材;然后在温度为750°C的条件下连同模具继续保温30min?60min，得到处理后的Ti2AlNb基合金板材，即完成降低Ti2AlNb基合金板材的热加工温度。
[0007]本发明的有益效果是:
[0008]本发明通过在1020°C进行热处理，将合金组织转变成为82+(!2两相组织。从而获得塑性良好的组织，使得在较低温度(750°C)短时间内保留较好的塑性，在此期间进行加工，变形抗力较低，同时在合金的加工速率较快的情况下延伸率能达到10%以上。加工完成后在模具内保温30min?60min，又恢复了合金优异的力学性能。即利用合金组织转变的时间差进行成形加工。本方法使用设备简单、成本低廉，同时能大幅度降低合金的热加工温度。同时使得高温模具材料成本降低，模具磨损降低并延长了模具的使用寿命。750°C左右时热加工的工作环境较1000°C以上时有极大改善，同时加热周期大大缩减。综合来看，通过本方法进行Ti2AlNb基合金板材热加工，能有效降低加工难度及成本，改善工作环境及生产周期。
【附图说明】
[0009]图1为实施例一中Ti2AlNb基合金板材温度为1020°C的热处理炉中保温15min后的显微组织图；
[0010]图2为实施例一步骤二得到的成形板材的显微组织图；
[0011]图3为实施例一步骤二中将以B2相为基体的合金板材在温度为750°C的条件下保温15min后的显微组织图；
[0012]图4为在温度为750°C的条件下时Ti2AlNb基合金板材和实施例一步骤二得到的处理后的Ti2AlNb基合金板材的应力应变对比曲线，其中I为Ti2AlNb基合金板材，2为实施例一步骤二得到的处理后的Ti2AlNb基合金板材。
【具体实施方式】
[0013]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0014]【具体实施方式】一:本实施方式一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法具体是按以下步骤进行:
[0015]一、将Ti2AlNb基合金板材置于温度为1015°C?1200°C的热处理炉中保温1min?30min后，从热处理炉中取出进行淬火，得到以B2相为基体的合金板材；
[0016]二、将以B2相为基体的合金板材置于模具中在温度为600°C?800°C的条件下保温3min，然后进行热加工，热加工时间不超过7min，得到成形板材;然后在温度为750°C的条件下连同模具继续保温30min?60min，得到处理后的Ti2AlNb基合金板材，即完成降低Ti2AlNb基合金板材的热加工温度。
[0017]本实施方式步骤一中将板材置于1020°C热处理炉中保温15min?30min，使得合金转变为α2+Β2组织，其中以B2相为基体，颗粒状02相均匀分布于晶界处。取出立即淬火，保留1020°C时82+(!2两相组织，同时由合金的特性决定在淬火过程中不会产生类似马氏体的组织，此时的组织以塑性很好的B2相为基体。
[0018]本实施方式步骤二中将以B2相为基体的合金板材置于温度为600°C?800°C的条件下保温3min，然后进行热加工，热加工时间不超过7min，使得82+句两相组织合金在750°C环境保温1min内时，O相只会生长于晶界处，同时颗粒状α2相较少，合金能保持较好的塑性。而时间超过1min后大量的O相及α2相快速生长，合金力学性能大幅的提升，塑性变形能力急剧下降。所以在1min以内时合金具有明显低于正常750°C加工的变形抗力，塑性变形能力较好。
[0019]本实施方式步骤二中成形后板材不取出，在750°C温度下继续保温30min?60min。是由于Β2+α2两相组织塑性较好，但其使用力学性能不佳，所以在750°C长时间保温，使合金82+€12两相组织逐渐转变成为Β2+α2+0三相组织，其中α2是以细小颗粒状弥散分布，O相以针状弥散分布，使得合金成形后再次恢复优异的力学性能。
[0020]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述Ti2AlNb基合金板材成分为T1-22Al-(20?25)Nb。其他与【具体实施方式】一相同。
[0021]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一中所述Ti2AlNb基合金板材成分为T1-22Al-22Nb。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0022]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中置于温度为1020°C的热处理炉中。其他与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0023]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤一中保温15min。其他与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0024]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤二中置于温度为750°C的条件下保温3min。其他与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0025]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤二中所述热加工的速率为0.001/s?0.Ι/s。其他与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0026]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤二中所述热加工时间为5min。其他与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0027]采用以下实施例验证本发明有益效果:
[0028]实施例一:本实施例一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法具体是按以下步骤进行:
[0029]一、将Ti2AlNb基合金板材置于温度为1020°C的热处理炉中保温15min后，从热处理炉中取出进行淬火，得到以B2相为基体的合金板材；
[0030]二、将以B2相为基体的合金板材置于模具中在温度为750°C的条件下保温3min，然后进行热加工，热加工时间不超过7min，得到成形板材;然后在温度为750°C的条件下连同继续保温30min?60min，得到处理后的Ti2AlNb基合金板材，即完成降低Ti2AlNb基合金板材的热加工温度。
[0031]图1为实施例一中Ti2AlNb基合金板材温度为1020°C的热处理炉中保温15min后的显微组织图；从图中可以看出基体为B2相，部分B2相晶界处分布着颗粒状(^相。合金处于两相区，基体B2相的塑性非常好，同时B2相的含量非常高，直接导致合金的塑性变形能力非常好。颗粒状的α2相分布于晶界，能钉扎晶界，阻止晶粒的长大，在合金变形过程中能够起到强化作用。使得合金的加工硬化效果明显，在变形过程中合金就不会产生明显颈缩，影响合金的延伸率。综合来看这种组织时合金的塑性变形能力最佳。
[0032]图2为实施例一步骤二得到的成形板材的显微组织图；从图中可以看出在没有颗粒状<12相析出的晶界处均匀的生长出了条状O相。O相强度也是显著高于Β2相，即塑性较差，它的产生对于合金的塑性是不利的。但是当合金中O相少量析出且沿晶界处析出时就产生了类似于颗粒状^相的强化作用，不仅不会对合金的塑性产生不利影响，反而会增加合金的延伸率。
[0033]图3为实施例一步骤二中将以Β2相为基体的合金板材在温度为750°C的条件下保温15min后的显微组织图；从图中可以看出大量的O相生长，在晶界及晶内都有分布，由于O相的强韧特点，它含量的急剧增加导致了合金的变形抗力的急剧增加，同时使得合金的延伸率下降，合金整体的塑性变形能力下降。
[0034]图4为在温度为750°C的条件下时Ti2AlNb基合金板材和实施例一步骤二得到的处理后的Ti2AlNb基合金板材的应力应变对比曲线，其中I为Ti2AlNb基合金板材，2为实施例一步骤二得到的处理后的Ti2AlNb基合金板材;从曲线中可以明显看出经本方法处理的合金变形抗力下降近200MPa，最主要的是经本方法处理后在750 °C拉伸时合金已经为韧性变形，而原始合金还未达到屈服过程就已经发生脆性断裂。所以本方法可以显著降低合金的热加工温度，使得合金在750 0C可加工。
【主权项】
1.一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法，其特征在于降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法具体是按以下步骤进行: 一、将Ti2AlNb基合金板材置于温度为1015°C?1200°C的热处理炉中保温1min?30min后，从热处理炉中取出进行淬火，得到以B2相为基体的合金板材； 二、将以B2相为基体的合金板材置于模具中在温度为600°C?800°C的条件下保温3min，然后进行热加工，热加工时间不超过7min，得到成形板材;然后在温度为750°C的条件下连同模具继续保温30min?60min，得到处理后的Ti2AlNb基合金板材，即完成降低Ti2AlNb基合金板材的热加工温度。2.根据权利要求1所述的一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法，其特征在于步骤一中所述Ti2AlNb基合金板材成分为T1-22Al-(20?25)Nb。3.根据权利要求1所述的一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法，其特征在于步骤一中所述Ti2AlNb基合金板材成分为T1-22Al-22Nb。4.根据权利要求1所述的一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法，其特征在于步骤一中置于温度为1020°C的热处理炉中。5.根据权利要求1所述的一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法，其特征在于步骤一中保温15min。6.根据权利要求1所述的一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法，其特征在于步骤二中置于温度为750°C的条件下保温3min。7.根据权利要求1所述的一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法，其特征在于步骤二中所述热加工的速率为0.001/s?0.Ι/s。8.根据权利要求1所述的一种降低Ti2AlNb基合金板材热加工温度的方法，其特征在于步骤二中所述热加工时间为5min。
【文档编号】C22F1/18GK106048485SQ201610428500
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】宗影影, 邵斌, 郭斌, 单德彬, 徐振海
【申请人】哈尔滨工业大学