[发明专利]一种高损伤容限型钛合金TC4-DT的一种β相区近等温锻造

说明书

技术领域

本发明属于钛合金的热加工技术领域，具体涉及一种高损伤容限型钛合金TC4-DT的一种β相区近等温锻造，在保证获得高的强度和断裂韧性的情况下获得高塑性的一种β相区近等温锻造工艺。

背景技术

两相钛合金根据其加工工艺的不同可以获得四种不同的组织类型，分别为等轴组织、双态组织、网篮组织、片状组织。等轴和双态组织具有良好的强度和塑性的匹配以及低周疲劳性能，但其抗蠕变性能和抗疲劳裂纹扩展的能力较差。片状组织具有较高的断裂韧性、蠕变抗力和持久强度，但是其塑性较差。网篮组织的疲劳性能高于片状组织，但断裂韧性却低于片状组织。传统中应用最多的是等轴和双态组织，然而随着现代飞机结构设计思想的演变，一种要求飞机具有长寿命和损伤容限/耐久性的设计准则，对材料的设计提出了新的的要求，即要求材料具有更高的断裂韧度和更低的裂纹扩展速率。期望能够满足这一要求的显微组织只有网篮组织和片状组织。生产中针对某一具体材料或采用β变形或采用β热处理来获得网篮组织或片状组织。其中β变形包括近β变形，β变形，准β变形等，β热处理又包括准β热处理和传统意义上的β热处理等。近β锻造在中国航空工业标准HB/Z199-91《钛合金锻造工艺》中规定加热温度为T_β以下10-15℃，由于该工艺变形温度的上限仍然在两相区，所以最终所获得的组织仍然有一定量的初生α相，对断裂韧性的改善不是很理想。β变形的加热温度则是在T_β以上20-75℃，由于变形在T_β以上较高的温度，在变形的过程中由于过冷度的降低，使得在晶界α相析出以前变形就已结束，最终获得的组织其塑性降低。中国专利号01131237.8详细界定了准β变形时的工艺条件，即试样在两相区预热，然后迅速随炉升温至T_β-10℃～T_β+20℃短时加热后进行变形，该工艺涵盖了几乎所有类型的钛合金。β热处理是将试样加热到单相区的某一温度并保温一定时间后退火处理，所获得组织为具有平直晶界的片状组织，可以获得很高的断裂韧性，但降低了塑性。准β热处理(中国专利号200410090864.3)则是将试样在T_β附近区域加热，获得的片状组织具有良好的塑性，该工艺针对的是近α和α+β钛合金。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高损伤容限型钛合金TC4-DT的一种β相区近等温锻造

技术方案

一种高损伤容限型钛合金TC4-DT的一种β相区近等温锻造，其特征在于步骤如下：

步骤1、钛合金坯料的加热保温：对电阻炉采用每隔200℃分段加热并分别保温1-2h的方式加热到相变点T_β以上20℃，然后保温1-2h时间后，将钛合金坯料放入电阻炉中，待温度达到相变点T_β以上20℃时开始保温；所述钛合金坯料的保温时间为η×δ_max，其中：η为钛合金的加热系数，δ_max(mm)为坯料最大截面部位的最小厚度；

步骤2、钛合金近等温锻造时模具的加热：对模具采用每隔200℃分段加热并分别保温1-2h的方式加热，模具最终的加热温度为相变点以下10-30℃，然后保温1-2h使温度稳定；

步骤3、钛合金锻造参数的选择：将步骤1保温完成的坯料以不低于2s的速度转移到步骤2保温的模具中进行近等温锻造，其中：变形程度为60％，变形速率为1×10^-3s^-1，锻后空冷或水冷，再将变形后的试样按800℃/1h、空冷的普通退火处理，完成高损伤容限型钛合金TC4-DT的一种β相区近等温锻造。

所述钛合金的加热系数η为0.6-1。

所述电阻炉内有效工作区的温差控制在±10℃，钛合金坯料摆放在有效工作区内。

有益效果