[发明专利]一种电子束焊后提高焊缝性能的热处理方法

说明书

本发明公开了一种电子束焊后提高焊缝性能的热处理方法，该方法通过将具有一定厚度的Ti₂AlNb的零件在电子束焊后，进行热处理，特别是厚度在6～10mm的Ti₂AlNb的零件，可以保证在升温过程中组织的转变，避免焊缝组织的晶界处形成B₂+O双相析出层；进而消除因焊接带来的焊接应力后，室温与抗拉强度均达到母材对应力学性能的85％以上，断面收缩率对于焊缝没有要求，焊接后零件的焊缝性能提高至母材性能的85％以上。

技术领域

本发明属于电子束焊技术领域，具体涉及一种电子束焊后提高焊缝性能的热处理方法。

背景技术

Ti₂AlNb以有序正交结构O相(Ti₂AlNb)作为主要构成相的金属间化合物合金，具有较高的高温强度和抗蠕变性能，而且密度较低，在航空领域应用越来越广。尤其焊后消除应力热处理的保温温度、保温时间、冷却速率对其焊缝、热影响区的组织和力学性能影响较大，电子束焊接后不进行热处理或热处理不当，会导致室温及高温性能均极差，最终导致零件无法达到使用要求。

试验结果表明电子束焊接具有良好的可焊性，该合金在高的加速电压(120～150kV)和中等的焊接速度(0.4～0.8m/min)下焊接可获得成形较好的真空电子束焊接接头。

未经过焊后热处理的焊接接头，其焊缝组织为单相的柱状亚稳态有序β相—B₂相；热影响区组织为O+B₂两相等轴组织和B₂单相组织之间的过渡组织。经过焊后热处理焊缝和母材的显微组织状态发生了明显的变化，整个焊接接头区域发生B₂→B₂+O的相转变，即从B₂相中析出了O相细板条，焊缝组织转变为网篮组织，母材转变为双态组织，而热影响区依然是自母材到焊缝的过渡组织。随着焊接工艺参数和热处理工艺的改变，焊缝和母材区域O相细板条的数量、形态和尺寸也会发生相应变化。因为各个部位的温度状态不完全一致，导致零件不同部位的膨胀尺寸不同，最终导致膨胀大的区域(温度相对较高)与膨胀小的区域(温度相对较低)相互挤压，当温差达到极限(零件的结构、厚度都会有影响)时，挤压产生的应力达到最大值，导致零件变形、焊缝开裂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电子束焊后提高焊缝性能的热处理方法，以解决现有技术中厚壁类零件电子束焊后力学性能和焊缝性能差的技术问题。。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种电子束焊后提高焊缝性能的热处理方法，包括以下步骤：

步骤1，将零件置于真空热处理炉中，所述零件的壁厚大于6mm；

步骤2，将真空热处理炉抽真空至设定值；

步骤3，以10～20℃/min的速率对真空热处理炉升温，升温至400～600℃；再以6～10℃/min的速率对真空热处理炉升温，升温至700～950℃，保温1～5h后冷却；

步骤4，零件冷却后出炉，获得热处理后的Ti₂AlNb厚壁类零件。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤1中，零件进入真空热处理炉前通过水基清洗剂进行超声波清洗，然后烘干处理。

优选的，所述烘干温度≤120℃。

优选的，步骤2中，真空设定值≤0.13Pa。

优选的，步骤3中，冷却方式为随炉冷却或氩气风扇冷却。

优选的，步骤4中，零件冷却至80℃以下后出炉空冷至室温。

优选的，所述零件的壁厚为6-10mm。