CN108385046A - 一种TiAl-V合金的热处理方法 - Google Patents
一种TiAl-V合金的热处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108385046A CN108385046A CN201810364940.7A CN201810364940A CN108385046A CN 108385046 A CN108385046 A CN 108385046A CN 201810364940 A CN201810364940 A CN 201810364940A CN 108385046 A CN108385046 A CN 108385046A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tial
- alloy
- heat treatment
- treatment method
- alloys
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910000756 V alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 229910000946 Y alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
本发明属于合金材料热处理技术领域，具体涉及一种TiAl‑V合金的热处理方法，所述TiAl‑V合金为合金成分范围Ti‑(38‑45)Al‑(5‑20)V–X的高V‑TiAl合金，其中X为其他微量元素，所述热处理方法包括固溶处理、冷却、回火步骤，其中固溶处理方法为将高V‑TiAl合金加热至β单相区，保温5‑30min，以获得单一β组织。通过本发明热处理方法，可以使高V‑TiAl合金的室温强度大幅度提高，同时显著改善塑性。
Description
技术领域
本发明属于合金材料热处理技术领域，具体涉及一种TiAl-V合金的热处理方法。
背景技术
TiAl基金属间化合物具有低密度，高比强度/比刚度、良好的抗氧化和抗蠕变性能等一系列优异性能，是目前镍基高温合金使用温度下限、高温钛合金使用温度上限之间唯一候选的轻质耐热结构材料，可用于制备航空及汽车发动机的热端部件，从而达到减重、节能、减排的目的。目前TiAl合金已成功用于制备GEnx系列引擎及PW1100G引擎的低压涡轮叶片。
传统的铸造用包晶凝固TiAl合金，其相变路径大致为L→L+β→α→α2+γ。作为一种新型的β凝固TiAl合金，高V-TiAl合金的相变路径大致为L→L+β→β→β+α→α→α2+γ。为了提高TiAl合金的综合性能，无论是包晶凝固还是β凝固TiAl合金，目前的热处理工艺主要有两种思路，一种是通过在α单相区保温，在随后的冷却过程中发生α→α2+γ共析转变，以获得片层组织。然而，片层组织虽然强度较高，但塑性较差。例如，片层组织Ti-42Al-10V合金的强度可达到1260MPa，但延伸率仅有0.35％。另外一种是较低温度下处理以获得双态或等轴组织。这种组织虽然延伸率较高，但强度很低。例如Ti-43Al-9V-Y合金轧制板材的延伸率大约为1％，但室温强度仅有510MPa。
发明内容
本发明提供了一种TiAl-V合金的热处理方法，其主要针对具有马氏体转变的高V-TiAl合金(Ti-(38-45)Al-(5-20)V，at.％)，通过该热处理方法，可以使高V-TiAl合金的室温强度大幅度提高，同时显著改善塑性。其技术方案如下：
一种TiAl-V合金的热处理方法，所述TiAl-V合金为合金成分范围Ti-(38-45)Al-(5-20)V–X的高V-TiAl合金，其中X为其他微量元素，所述热处理方法包括固溶处理、冷却、回火步骤，其中固溶处理方法为将高V-TiAl合金加热至β单相区，保温5-30min，以获得单一β组织。
优选的，所述冷却方式为油淬，具体的为将固溶后的合金快速油冷至室温。在该过程中，高V-TiAl合金发生β→α2′马氏体转变，获得片状α2′马氏体及残留β基体。
优选的，所述回火方法为，将合金加热至700-1100℃，保温1-5h，然后空冷至室温。在保温过程中，马氏体发生α2′→γ分解，形成细小弥散的γ片层。
经过上述方法制备的TiAl-V合金的抗拉强度达1240MPa以上，延伸率大于1％。
采用上述方案，本发明具有以下优点：
(1)针对普通热处理难以同时兼顾高V-TiAl合金强度-塑性这一问题，本发明提出了一种全新的的热处理工艺理念和方法。即基于高V-TiAl合金较高的淬透性，采用类似调质处理(淬火→回火)的工艺方法对其显微组织进行调控，从而达到同时提高强度-塑性的目的。通过本发明热处理方法，可以使高V-TiAl合金的室温强度大幅度提高，同时显著改善塑性；
(2)经本发明热处理后，高V-TiAl合金中形成特殊的(β+γ)组织，即细小弥散的γ片层分布在β基体中，而α2相的含量很少，突破传统的以获得(α2+γ)片层为目的的热处理方法，获得了一种新型的(β+γ)组织，而该组织具有优异的力学性能。
具体实施方式
以下实施例中的实验方法如无特殊规定，均为常规方法，所涉及的实验试剂及材料如无特殊规定均为常规生化试剂和材料。
实施例1
通过真空自耗熔炼+感应悬浮熔炼制备出的高V-TiAl合金铸锭。然后进行热等静压以消除铸造疏松和缩孔。其实际成分为Ti-38.9Al-9.6V(at.％)。
在铸锭上切取五个试棒加热至β单相区(1300℃)，保温15min，油淬至室温。然后加热至1000℃保温1h，空冷至室温。
为了验证本发明的效果，在实施例1中的试棒上加工出拉伸试样进行力学性能测试。测试结果表明，合金的抗拉强度高达1260MPa以上，延伸率为1-2％。
实施例2
通过真空自耗熔炼+感应悬浮熔炼制备出的高V-TiAl合金铸锭。然后进行热等静压以消除铸造疏松和缩孔。其实际成分为Ti-42.3Al-12.4V-0.05B(at.％)。
在铸锭上切取五个试棒加热至β单相区(1350℃)，保温20min，油淬至室温。然后加热至900℃保温1.5h，空冷至室温。
为了验证本发明的效果，在实施例2中的试棒上加工出拉伸试样进行力学性能测试。测试结果表明，合金的延伸率大于1.5％，抗拉强度为1240MPa以上。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种TiAl-V合金的热处理方法，其特征在于：所述TiAl-V合金为合金成分范围Ti-(38-45)Al-(5-20)V–X的高V-TiAl合金，其中X为其他微量元素，所述热处理方法包括固溶处理、冷却、回火步骤，其中固溶处理方法为将高V-TiAl合金加热至β单相区，保温5-30min，以获得单一β组织。
2.根据权利要求1所述的TiAl-V合金的热处理方法，其特征在于：所述冷却方式为油淬，具体的为将固溶后的合金快速油冷至室温。
3.根据权利要求1所述的TiAl-V合金的热处理方法，其特征在于：所述回火方法为，将合金加热至700-1100℃，保温1-5h，然后空冷至室温。
4.根据权利要求1所述的TiAl-V合金的热处理方法，其特征在于：该方法制备的TiAl-V合金的抗拉强度为1240MPa以上，延伸率大于1％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810364940.7A CN108385046B (zh) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 一种TiAl-V合金的热处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810364940.7A CN108385046B (zh) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 一种TiAl-V合金的热处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108385046A true CN108385046A (zh) | 2018-08-10 |
| CN108385046B CN108385046B (zh) | 2021-01-19 |
Family
ID=63065173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810364940.7A Active CN108385046B (zh) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 一种TiAl-V合金的热处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108385046B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109797314A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-24 | 陕西科技大学 | 一种具有纳米级晶粒的高铌TiAl合金及其制备方法 |
| CN110079700A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-02 | 江苏理工学院 | 一种TiAl合金及其制备方法 |
| CN115896501A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-04 | 苏州六九新材料科技有限公司 | 一种钛铝合金的制备方法及钛铝合金和应用 |
| CN118389976A (zh) * | 2024-04-28 | 2024-07-26 | 湖南湘投金天钛金属股份有限公司 | 钛合金板材及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002356729A (ja) * | 2001-05-28 | 2002-12-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ＴｉＡｌ基合金及びその製造方法並びにそれを用いた動翼 |
| US20120012233A1 (en) * | 2010-07-19 | 2012-01-19 | Ati Properties, Inc. | Processing of Alpha/Beta Titanium Alloys |
| CN104561657A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-29 | 农彩丽 | 一种钛铝合金材料及其制备工艺 |
| CN106702211A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种优化β‑γTiAl合金热加工性能的方法 |
| CN107267902A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-10-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种大尺寸beta‑gamma TiAl合金板材的制备方法 |
| CN107385370A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-11-24 | 太原理工大学 | Ti‑44Al‑4Nb‑4V‑0﹒3Mo合金细晶化热处理方法 |
| CN107904530A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-04-13 | 北京科技大学 | 一种细化TiAl合金全片层团尺寸的热处理方法 |
-
2018
- 2018-04-23 CN CN201810364940.7A patent/CN108385046B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002356729A (ja) * | 2001-05-28 | 2002-12-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ＴｉＡｌ基合金及びその製造方法並びにそれを用いた動翼 |
| US20120012233A1 (en) * | 2010-07-19 | 2012-01-19 | Ati Properties, Inc. | Processing of Alpha/Beta Titanium Alloys |
| CN104561657A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-29 | 农彩丽 | 一种钛铝合金材料及其制备工艺 |
| CN106702211A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种优化β‑γTiAl合金热加工性能的方法 |
| CN107385370A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-11-24 | 太原理工大学 | Ti‑44Al‑4Nb‑4V‑0﹒3Mo合金细晶化热处理方法 |
| CN107267902A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-10-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种大尺寸beta‑gamma TiAl合金板材的制备方法 |
| CN107904530A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-04-13 | 北京科技大学 | 一种细化TiAl合金全片层团尺寸的热处理方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 强文江等: "《金属材料学（第3版）》", 30 September 2016, 冶金工业出版社 * |
| 王金友等: "《航空用钛合金》", 31 July 1985, 上海科学技术出版社 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109797314A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-24 | 陕西科技大学 | 一种具有纳米级晶粒的高铌TiAl合金及其制备方法 |
| CN110079700A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-02 | 江苏理工学院 | 一种TiAl合金及其制备方法 |
| CN115896501A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-04 | 苏州六九新材料科技有限公司 | 一种钛铝合金的制备方法及钛铝合金和应用 |
| CN115896501B (zh) * | 2022-12-29 | 2024-06-07 | 苏州六九新材料科技有限公司 | 一种钛铝合金的制备方法及钛铝合金和应用 |
| CN118389976A (zh) * | 2024-04-28 | 2024-07-26 | 湖南湘投金天钛金属股份有限公司 | 钛合金板材及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108385046B (zh) | 2021-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108823472B (zh) | 一种高强韧Al-Zn-Mg-Cu系铝合金及其热处理方法 | |
| CN102586647B (zh) | 一种含铒高温钛合金及其制备工艺 | |
| CN110846599B (zh) | 一种提高800MPa级铝合金腐蚀性能的热处理方法 | |
| CN108385046A (zh) | 一种TiAl-V合金的热处理方法 | |
| CN111826594B (zh) | 一种电弧增材制造高强钛合金的热处理方法和一种增强的高强钛合金 | |
| CN112063945B (zh) | 一种提高Ti2AlNb基合金持久和蠕变性能的热处理工艺 | |
| CN109161780B (zh) | 一种提高FeCrNiAl基高熵合金加工性能的方法 | |
| CN108237147B (zh) | 车身用原位纳米颗粒增强铝基复合材料的轧制工艺 | |
| CN103146973B (zh) | 一种耐高温稀土镁合金 | |
| CN108950303A (zh) | 一种强韧钛合金及其制备方法 | |
| CN113399780B (zh) | 基于电弧熔丝增材制造300m钢的方法及300m钢 | |
| CN112877622B (zh) | 一种7000系铝合金的非等温热处理方法 | |
| CN109112450A (zh) | 一种耐热铸造镁合金材料热处理方法 | |
| CN108977693A (zh) | 一种再结晶高强钛合金及其制备方法 | |
| CN114293120B (zh) | 一种改善钛合金塑韧性的脉冲电场辅助热处理方法 | |
| CN107119245B (zh) | 一种超高强耐高温镁合金大锭坯的多级退火工艺 | |
| CN103225028A (zh) | 一种Al-Er-Zr-Si耐热铝合金及其热处理工艺 | |
| CN108374136A (zh) | 一种提高tc4钛合金强度和塑性的热处理方法 | |
| CN103074531A (zh) | 一种耐热稀土镁合金及其制备方法 | |
| JPH06116691A (ja) | ＴｉＡｌ金属間化合物系Ｔｉ合金の熱処理法 | |
| CN103572182B (zh) | 一种7000系铝合金高温快速均匀化处理方法 | |
| CN110079700A (zh) | 一种TiAl合金及其制备方法 | |
| CN107502796B (zh) | 一种Sc-Zr-Yb复合增强Al-Zn-Mg合金及其制备方法 | |
| CN117364001A (zh) | 一种亚微米超高强耐腐蚀铝合金处理工艺 | |
| CN114657489B (zh) | 钛铝合金挤压棒材微观组织均匀化的双温热处理工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |