一种提高TC4钛合金强度和塑性的热处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108374136A(43)申请公布日2018.08.07(21)申请号201810521142.0(22)申请日2018.05.28(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号（成都校区）(72)发明人王书亮付朝政徐飞付春艳刘丽周禄江李佳莲陈雨婷廖佳(74)专利代理机构北京彭丽芳知识产权代理有限公司11407代理人彭丽芳(51)Int.Cl.C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种提高TC4钛合金强度和塑性的热处理方法(57)摘要本发明公开了一种提高TC4钛合金强度和塑性的热处理方法，具体步骤如下：将TC4钛合金在(α+β)/β转变温度以下40-50℃保温，快速出炉后水冷至室温，然后进行3％-7％的冷拉伸塑性变形，最后将冷拉伸塑性变形后的TC4钛合金在450-500℃时效处理3-4h出炉后空冷至室温即可。本发明所提供的热处理方法的原理在于通过冷变形过程中保留的位错等缺陷为时效过程中次生α相的析出提供更多的形核质点，提高次生α相的形核率，促进时效过程中次生α相的析出，使得合金组织细小且均匀分布；与常规固溶+时效的热处理工艺相比，本发明所采用的固溶+冷变形+时效强化工艺更有利于提高TC4钛合金的强度，同时保持很高的塑性。此外，本发明的热处理方法还具有工艺简单且易于操作等优点。CN108374136ACN108374136A权利要求书1/1页1.一种提高TC4钛合金强度和塑性的热处理方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)将TC4钛合金在(α+β)/β转变温度以下40-50℃保温，保温时间按公式t＝η×hmax计算，其中η为加热系数，通常取0.25-0.7mm/min，hmax为零件的最大有效厚度，单位为mm，保温时间t的单位为min；(2)将按步骤(1)保温后的TC4钛合金快速出炉后水冷至室温；(3)将按步骤(2)冷却后的TC4钛合金进行3％-7％的冷塑性变形；(4)将按步骤(3)冷塑性变形后的TC4钛合金在450-500℃时效处理3-4h出炉后空冷至室温。2.根据权利要求1所述的一种提高TC4钛合金强度和塑性的热处理工艺，其特征在于，所述冷塑性变形为冷拉伸，所述零件需要到温入炉。2CN108374136A说明书1/3页一种提高TC4钛合金强度和塑性的热处理方法技术领域[0001]本发明涉及钛合金材料的热处理工艺，特别涉及一种提高TC4钛合金强度和塑性的热处理方法。背景技术[0002]α+β型的TC4(Ti-6Al-4V)钛合金是最早开发并成功得到应用的钛合金材料，也是迄今为止应用最广泛的钛合金，该合金的比强度高、耐高温性能以及耐低温性能好且不易被腐蚀，因此在航空航天、海洋资源勘探与开发、医用植入体以及油气田钻井设备等领域被广泛使用。[0003]但是，由于TC4钛合金强度属中等，塑韧性较低，因此仍不能满足某些特殊情况下构件的性能要求。目前常采用固溶+时效的热处理工艺对TC4钛合金进行强化，TC4钛合金经过常规热处理强化后，抗拉强度可达到1015-1170MPa，然而此强度范围仍然不能满足某些高强结构件的性能要求，因此，相关科技工作者开发出机械热处理工艺(即高温形变热处理)对TC4钛合金进行强化，试图借助变形过程中产生的位错等缺陷促进时效过程中次生α相的析出，从而提高钛合金的强度。可是，由于高温形变热处理中的变形阶段要在很高的温度下进行，在变形过程中会发生动态回复和动态再结晶，这会使得变形过程中产生的位错等晶体缺陷大大减少甚至消失，冷却后能保留到室温的缺陷也很少，对后续时效过程中促进第二相析出的作用不显著，这样并不能大幅提高合金的力学性能。除热处理强化外，还可通过大塑性变形以及合金化的方式来提高TC4钛合金的强度，但是这些方法在提高合金强度的同时，会不同程度地降低合金的塑性，从而导致合金的韧性很差，仍然不能满足高强韧钛合金结构件的性能要求。[0004]因此，为了获得更高强度的TC4钛合金，并保持其优异的塑韧性，使其安全性能够得到提高，应用领域能够得到拓宽，开发一种提高TC4钛合金强度和塑性的热处理方法是非常有必要的。发明内容[0005]针对上述现有技术在强化TC4钛合金方面存在的不足，本发明提出了一种提高TC4钛合金强度和塑性的热处理方法。实现上述目的，本发明的解决方案是：[0006]一种提高TC4钛合金强度和塑性的热处理方法，其特征在于，具体包括如下步骤：[0007](1)将TC4钛合金在(α+β)/β转变温度以下40-50℃保温，保温时间按公式t＝η×hmax计算，其中η为加热系数，通常取0.25-0.7mm/min，hmax为零件的最大有效厚度，单位为mm，保温时间t的单位