[发明专利]一种Ti-6242钛合金三态组织锻件的制备方法

说明书

本发明涉及一种Ti‑6242钛合金三态组织锻件的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一将经过两相区锻造的Ti‑6242钛合金锻件在相变点下10～25℃温度范围内进行近β固溶热处理，保温系数按0.8min/mm进行，热后空冷，获得初生α相含量为5％～35％的双态组织；步骤二将步骤一得到的双态组织锻件在低于步骤一热处理温度5～20℃的温度下进行重复固溶热处理，保温系数按0.8min/mm进行，热后快冷，获得由5％～35％初生α相、10％～30％条状α相和β转变组织组成的三态组织Ti‑6242钛合金锻件；步骤三将步骤二得到的三态组织Ti‑6242钛合金锻件进行时效热处理。本发明有效解决了新型航空发动机大型Ti‑6242钛合金锻件强度与持久性能匹配性差的问题，大大提高了锻件性能储备，提高了发动机的安全性。

技术领域

本发明涉及钛合金热加工技术领域。

背景技术

Ti6242钛合金是一种近α型钛合金，该合金是在Ti-Al基α固溶体基础上，同时加入Sn和Zr，通过固溶强化使合金的高温抗蠕变性能得到明显的改进，Al、Sn和Zr的综合作用下，使合金获得良好的高温强度，直到540℃还有较高的强度。主要用于制造航空发动机的压气机机匣和飞机蒙皮等，近年来还被大量应用于航空发动机压气机盘类件制造。

发动机用Ti-6242钛合金锻件通常是在两相区锻造成形，锻造后采用近β热处理+空冷获得双态组织，基本可满足强度895MPa、屈服830MPa、延伸率10％、1170MPa缺口持久时间不小于5小时的技术要求，而随着发动机水平的不断提高，发动机锻件尺寸越来越大，传统双态组织锻件时常出现强度不满足的情况，虽然通过近β热处理后快冷(水冷、油冷)的方法可以有效提高强度，但这种方法不可避免地会带来持久性能及塑性损失，造成室温缺口持久或室温塑性不满足的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了解决双态组织Ti-6242钛合金锻件不能较好地满足大型空发动机对强度及持久性能的要求，提出一种三态组织Ti-6242钛合金锻件的制备方法，使Ti-6242钛合金锻件强度水平大幅度提升，达到强度1000MPa、屈服900MPa以上，且持久性能与塑性同时到改善。

本发明的技术方案是：

步骤一

将经过两相区锻造的Ti-6242钛合金锻件在相变点下10～25℃温度范围内进行近β固溶热处理，保温系数按0.8min/mm进行，热后空冷，获得初生α相含量为5％～35％的双态组织。

步骤二

将步骤一得到的双态组织锻件在低于步骤一热处理温度5～20℃的温度下进行重复固溶热处理，保温系数按0.8min/mm进行，热后快冷(油冷或水冷)，获得由5％～35％初生α相、10％～30％条状α相和β转变组织组成的三态组织。

本步骤在低于步骤一温度5～20℃温度下进行重复固溶热处理，根据相平衡原理，锻件整体α相含量相比步骤一固溶处理温度下会相应增加，但由于锻件未发生变形，单纯热处理过程初生α相含量并不会增加，因此α相含量的增加是通过β转变组织中次生α相的长大来实现的，使得部分次生α相由步骤一得到的片层长大成为粗板条。热处理后快冷(油冷或水冷)，使从高温β相中析出的次生α相来不及长大，得到远细于步骤一风冷得到的β转变组织。

步骤三

将步骤二得到的三态组织锻件进行时效热处理，获得强度1000Mpa以上，延伸率10％以上、1170MPa缺口持久时间5小时以上的高性能三态组织Ti-6242钛合金锻件。

由于步骤二热处理后采取快冷，锻件组织保留了高的畸变能，在本步骤时效过程中β转变组织析出的强化相获得更多的形核点，因此强化相更加弥散、细小，大大提高了锻件的强度，同时步骤二生成的粗的板条组织提高了锻件持久性能与塑性。

优选地，本发明用于发动机Ti-6242钛合金压气机盘制造。