一种新型钛合金分区β热处理工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102851627A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102851627A(43)申请公布日2013.01.02(21)申请号201210355686.7(22)申请日2012.09.21(71)申请人中国航空工业集团公司北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区北京81信箱(72)发明人朱知寿王新南商国强费跃李军祝力伟(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人李建英(51)Int.Cl.C22F1/18(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书77页页附图附图22页(54)发明名称一种新型钛合金分区β热处理工艺(57)摘要本发明公开了一种基于精确控制的新型钛合金分区β热处理工艺。经过α+β区锻造的α型和α-β型钛合金首先在Tβ-(20℃~40℃)预热，保温时间t(min)=η×δmax，δmax为锻件的最大截面厚度，加热系数η的取值为0.5~0.8；然后随炉升温至(Tβ-5℃)~(Tβ+5℃)，保温时间t(min)同上述计算公式，加热系数η的取值为0.2~0.6；然后再次随炉升温至（Tβ+5℃)~(Tβ+30℃)，保温时间t(min)同上述计算公式，加热系数η的取值为0.2~0.5；随后出炉空冷或以一定的冷却速率冷却；该工艺适用于大型、复杂、变截面α型和α-β型钛合金锻件热处理，以获得所需的高塑性、高韧性和低疲劳裂纹扩展能力的高综合性能片状组织，满足飞机和航空发动机制造所需的组织性能要求均匀的大型复杂变截面锻件或零件。CN1028567ACN102851627A权利要求书1/1页1.一种新型钛合金分区β热处理工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将钛合金锻件放在到达预热温度后的电阻炉有效工作区内中预热，预热温度T为β相变点Tβ以下20℃~40℃，即Tβ-40℃≤T≤Tβ-20℃，炉子再次到达设定的预热温度后，计算保温时间，保温时间t(min)=η×δmax，δmax为锻件的最大截面厚度，单位为：mm，η为加热系数，预热加热系数η的取值为0.5~0.8；（2）将按步骤（1）预热保温后的锻件，随炉升温至Tβ-5℃≤T≤Tβ+5℃，炉子到达设定的温度后，开始计算保温时间，保温时间t(min)同上述步骤（1）计算公式，加热系数η的取值为0.2~0.6；（3）将按步骤（2）保温后的锻件再随炉升温至β相变点Tβ以上5℃~30℃，即Tβ+5℃＜T≤Tβ+30℃，炉子到达设定温度后开始计算保温时间，保温时间t(min)同上述步骤（1）计算公式，加热系数η的取值为0.2~0.5；（4）将按上述步骤保温后的锻件出炉空冷、水冷或风冷，冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种新型钛合金分区β热处理工艺，其特征在于：所述电阻炉内有效工作区的最大温度偏差不大于±5℃。2CN102851627A说明书1/7页一种新型钛合金分区β热处理工艺技术领域[0001]本发明涉及一种基于精确控制的钛合金分区β热处理工艺。背景技术[0002]随着国内外大型飞机逐步采用先进的耐久性/损伤容限设计原则，要求钛合金锻件具有良好的强度与塑性匹配外，更需要具有高的断裂韧度（KIC）和低的疲劳裂纹扩展速率(da/dN)。与其它类型钛合金显微组织（网篮组织、双态组织、等轴组织）相比，片层组织由于α相呈一定宽度的集束片状分布，使裂纹扩展形成曲折路径，因此可获得很高的KIC值和较低的da/dN。但片层组织的缺点是β晶粒的晶界为连续平直的α相，使合金的塑性显著降低。因此通过控制β热处理工艺来提高片层组织的塑性一直是国内外研究的难点。[0003]按照过去的做法或标准要求，可以通过普通β热处理工艺获得片层组织，普通β热处理的加热温度高于(Tβ+17℃)~(Tβ+65℃)，加热系数η（加热时间t(min)与锻件最大截面厚度δmax(mm)的比值）大于0.7。经普通β热处理工艺，由于加热温度高和加热时间长，导致β晶粒长大剧烈，产生粗大β晶粒，并在晶界处形成连续平直α相，使片状组织塑性降低。目前，为了改善片层组织的塑性，一般采用准β热处理工艺，该工艺要求首先在Tβ-(20~40)℃预热，加热系数η为0.5~0.8，然后快速随炉升温至(Tβ-10℃)~(Tβ+40℃)，加热系数η为0.1~0.5。[0004]随着我国锻造压力机设备吨位的增加，例如，今年我国已经装备到位最大吨位达到了8万吨模锻压力机，使飞机或发动机等构件大型整体化或结构设计复杂化得以实现，单件重量达到了1000kg以上或更重。由于一般大型锻件的截面变化越来越复杂（锻件最大厚度达280mm、最小截面厚度100mm、长度达5.6m），采用普通β热处理工艺难以使整个锻件的片层组织均匀化，导致不同厚度截面的性能不均匀。为了更好的保证大型复杂变截面锻件的组织均