[发明专利]一种提高钛合金疲劳性能的多级热处理工艺

权利要求书

1.一种提高钛合金疲劳性能的多级热处理工艺，其特征在于，通过在高温β相区进行短时保温来消除钛合金在加工过程中产生的内应力，并将所有α相钛合金转变为β相，同时将晶粒的长度尺寸控制在100μm以下，获得全β组织；然后降温至α+β相区并保温，使得合金中β晶粒中析出片状初生α相，控制单个α相长度尺寸在50μm以下，并控制α相的整体体积百分含量控制在40％～50％，以使合金得不同晶体晶粒中形成阻止合金中疲劳裂纹的扩展的网状组织；再通过高频感应加热对钛合金进行加热，利用高频感应加热的特性使钛合金表面迅速升温，并使钛合金温度沿钛合金厚度方向由表面至心部呈连续梯度分布，使钛合金的温度较高的表层重新获得全β组织，而温度较低的心部组织结构保持不变，再淬火保持其结构形态；最后，将淬火至室温状态的上述钛合金加热至α+β相区温度并保持，使得钛合金表层全β相晶内形成并析出能使合金表面硬度大幅提高的呈弥散分布且尺寸为纳米级的ω相，再通过淬火，将具有ω相的钛合金进行形态保持，具体包括以下操作步骤：

步骤一：将钛合金料投入炉体中，将钛合金加热至α+β/β转变温度以上8℃～12℃，在该温度下保温5min；

步骤二：将经过步骤一处理的钛合金从高温β相区以8℃～12℃/s的降温速率将合金温度降至α+β/β转变温度以下50℃～100℃，该温度区间即为α+β相区，在此温度下保温10min～15min，然后淬火至室温；

步骤三：采用高频感应炉对经过步骤二处理的钛合金表面进行感应加热，使钛合金表面温度提升至α+β/β转变温度以上8～12℃，加热3～6min，随后淬火至室温；

步骤四：将室温状态钛合金加热至α+β相区温度保温8～12min，将在表层全β相晶内形成并析出弥散分布且尺寸为纳米级的ω相，然后将合金直接淬火至室温即完成热处理加工。

2.根据权利要求1所述的一种提高钛合金疲劳性能的多级热处理工艺，其特征在于，该热处理工艺以α+β相钛合金及近β相钛合金为原料进行热处理加工。

3.根据权利要求1所述的一种提高钛合金疲劳性能的多级热处理工艺，其特征在于，钛合金料为长、宽、高均小于7cm的钛合金矩形块或者直径小于7cm的钛合金球。

4.根据权利要求1所述的一种提高钛合金疲劳性能的多级热处理工艺，其特征在于，钛合金料为5cm*5cm*5cm的正方体钛合金块或者直径为5cm的钛合金球。

5.根据权利要求1所述的一种提高钛合金疲劳性能的多级热处理工艺，其特征在于，所述钛合金料在炉体中进行热处理时候，需要将炉体进行抽真空处理或者通入通惰性气体来进行保护。