一種提高Ti2AlNb基合金高溫強度的熱處理方法與流程

本發明涉及一種提高Ti2AlNb基合金高溫強度的熱處理方法，屬于熱處理領域。

背景技術：

Ti2AlNb基合金是一種正交晶系的輕質合金，由于其具有高塑性、比強度，并且在高溫下具有高強度和蠕變抗力，近幾年在航空、航天領域得到了廣泛應用，主要用于飛機發動機隔熱罩、進氣道、機身整流片等關鍵部位。

由于隔熱罩、進氣道需要在高溫、高壓的環境下長時間工作時保持較高的強度，所以對材料的高溫強度提出了較高的要求。Ti2AlNb基合金屬于正交晶系，具有非常復雜的空間點陣結構，在高溫下會有相變發生，使其高溫強度穩定性較差。在現有的資料手冊中，Ti2AlNb基合金經固溶時效處理后抗拉強度在高溫條件下仍然較低（130Mpa左右），且時效時間較長，生產效率較低，不能滿足該領域對Ti2AlNb基合金的強度要求。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：Ti2AlNb基合金在高溫條件下，零件的抗拉強度較低，既不能滿足有些領域對其強度的要求，又造成了材料與能源的浪費。針對現有技術的不足，本發明提供一種提高鈦合金高溫強度的熱處理方法。

為解決上述問題，本發明提出的技術方案是：一種提高Ti2AlNb基合金高溫強度的熱處理方法。熱處理方法包括如下步驟：步驟1所述的預處理過程中，對熱處理試樣進行超聲波清洗，清洗液為丙酮。

步驟2將Ti2AlNb基合金板材放入爐內，隨爐加熱至930℃~950℃，保溫時間為1h，空冷。

步驟3所述的固溶處理過程中，將板料放入箱式電阻爐進行固溶處理，溫度為1150℃，保溫時間為1h~1.5h，保溫結束后進行淬火處理。

步驟4所述的淬火處理過程中，淬火轉移時間為2s~5s，淬火介質為水。

步驟5所述的時效處理過程中，將Ti2AlNb基合金置于箱式電阻爐中進行時效處理，溫度為770℃~790℃，保溫時間為2h，時效結束后進行空冷。

本發明的有益效果是：通過該熱處理過程，Ti2AlNb基合金在高溫下的抗拉強度得到提高（950℃下，抗拉強度達到180Mpa，提升37%），且組織均勻，滿足航空、航天領域對材料性能的要求。

附圖說明

圖1為實施例2Ti2AlNb基合金板材在950℃/1h/AC+1150℃/1h/WQ+780℃/2h/AC熱處理前后，在溫度為950℃，應變速率為10-3s-1條件下的應力應變曲線。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合具體事例對本發明做進一步的說明：

實施例1：一種提高Ti2AlNb基合金高溫強度的熱處理方法，將Ti2AlNb基合金在常溫下使用超聲波清洗，清洗液選用丙酮。將Ti2AlNb基合金拉伸試樣置于箱式電阻爐中，隨爐加熱至930℃，保溫1h后出爐空冷。待其充分冷卻后放入1150℃的箱式電阻爐中進行固溶處理，保溫時間為1h。保溫結束后進行淬火處理，淬火轉移時間為2s。淬火介質為水。淬火后將鈦合金放入770℃的箱式電阻爐中進行時效處理，時效時間為2h，時效結束后采用空冷的冷卻方式進行冷卻。冷卻后用砂紙進行打磨，在950℃下進行高溫拉伸實驗，測試其高溫力學性能。

實施例2：一種提高Ti2AlNb基合金高溫強度的熱處理方法，將Ti2AlNb基合金在常溫下使用超聲波清洗，清洗液選用丙酮。將Ti2AlNb基合金拉伸試樣置于箱式電阻爐中，隨爐加熱至950℃，保溫1h后出爐空冷。待其充分冷卻后放入1150℃的箱式電阻爐中進行固溶處理，保溫時間為1h。保溫結束后進行淬火處理，淬火轉移時間為2s。淬火介質為水。淬火后將鈦合金放入780℃的箱式電阻爐中進行時效處理，時效時間為2h，時效結束后采用空冷的冷卻方式進行冷卻。冷卻后用砂紙進行打磨，在950℃下進行高溫拉伸實驗，測試其高溫力學性能。

實施例3：一種提高Ti2AlNb基合金高溫強度的熱處理方法，將Ti2AlNb基合金在常溫下使用超聲波清洗，清洗液選用丙酮。將Ti2AlNb基合金拉伸試樣置于箱式電阻爐中，隨爐加熱至940℃，保溫1h后出爐空冷。待其充分冷卻后放入1150℃的箱式電阻爐中進行固溶處理，保溫時間為1h。保溫結束后進行淬火處理，淬火轉移時間為5s。淬火介質為水。淬火后將鈦合金放入780℃的箱式電阻爐中進行時效處理，時效時間為2h，時效結束后采用空冷的冷卻方式進行冷卻。冷卻后用砂紙進行打磨，在950℃下進行高溫拉伸實驗，測試其高溫力學性能。

實施例4：一種提高Ti2AlNb基合金高溫強度的熱處理方法，將Ti2AlNb基合金在常溫下使用超聲波清洗，清洗液選用丙酮。將Ti2AlNb基合金拉伸試樣置于箱式電阻爐中，隨爐加熱至950℃，保溫1h后出爐空冷。待其充分冷卻后放入1150℃的箱式電阻爐中進行固溶處理，保溫時間為1h。保溫結束后進行淬火處理，淬火轉移時間為2s。淬火介質為水。淬火后將鈦合金放入790℃的箱式電阻爐中進行時效處理，時效時間為2h，時效結束后采用空冷的冷卻方式進行冷卻。冷卻后用砂紙進行打磨，在950℃下進行高溫拉伸實驗，測試其高溫力學性能。