本發(fā)明涉及一種雙相鈦合金的熱加工工藝，屬于鈦合金微觀組織控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鈦合金的性能主要取決于顯微組織形態(tài)，不同的組織對應(yīng)于不同的力學(xué)性能。如圖1所示，雙相鈦合金的不同組織狀態(tài)在其強度、塑性、斷裂韌性方面各有不同。而鈦合金的顯微組織主要取決于鈦合金的化學(xué)成分、熱處理狀態(tài)、鍛造工藝等，不同熱處理制度和鍛造工藝下主要可以通過控制鈦合金中α相和β相的形態(tài)、比例、相界面等來控制其力學(xué)性能特征。

目前的相關(guān)組織控制的技術(shù)方案均是通過改變加熱溫度、冷卻速度、變形的終軋溫度等來獲得不同形態(tài)、相分數(shù)的相，例如：在α+β相區(qū)不同溫度，不同變形量，可獲得等軸組織或網(wǎng)籃組織；在加熱到高于β相變點以上冷卻下來后可獲片層魏氏組織；等軸組織在α+β兩相區(qū)加熱，隨加熱溫度的不同，可以控制等軸α相的相分數(shù)等。因此相關(guān)的雙相鈦合金組織控制方式比較固定，且組織均已上述的常規(guī)組織形態(tài)為主。

在鈦合金組織和性能關(guān)系的研究報告中明確指出，等軸組織具有較好的塑韌性、抗缺口敏感性，但沖擊，高溫持久蠕變，斷裂韌性等較差，而片層狀的魏氏組織或網(wǎng)籃組織的蠕變、持久性能，斷裂韌性則比較高。因此在某種程度上，能夠?qū)崿F(xiàn)兩種組織的有效控制來改善鈦合金性能是鈦合金熱加工領(lǐng)域中需要重點關(guān)注的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種TA19鈦合金獲得半等軸化組織的固溶處理工藝，以實現(xiàn)兩種組織的有效控制來改善鈦合金性能。

為解決上述問題，擬采用這樣一種TA19鈦合金獲得半等軸化組織的固溶處理工藝：

將具有雙態(tài)或等軸組織TA19鈦合金型材或零部件采用感應(yīng)加熱、直接電阻加熱等快速加熱方式，以100~1000 ℃/s的速度加熱到800~1100 ℃，保溫1~60秒。由于TA19雙相鈦合金中成分分布并非均勻，因此即便是一個合金，其微區(qū)相變點與元素的擴散速率也并非一個固定數(shù)值，采用快速加熱到α+β兩相區(qū)或β單相區(qū)，主要是對TA19合金快速完成相變。

然后，采用高壓空氣、油冷或水冷等方式，以冷速為50~200 ℃/s，冷卻到400 ℃以下，其目的是快速冷卻，防止在鈦合金中獲得擴散型相變產(chǎn)物如β轉(zhuǎn)變組織，盡量獲得鈦合金馬氏體相，讓局部區(qū)域成分保持不變。

隨后，直接進行時效熱處理，或重新固溶，再進行時效熱處理。如：將該組織的TA19合金重新加熱到該兩相區(qū)溫度范圍900~1000℃，保溫20~120分鐘，以正常的固溶處理方式完成固溶。通過以上方式，就獲得了一種半等軸α相，等軸α相被極細的β轉(zhuǎn)變組織分割，形成一種即為等軸α相，α相又被片層分割的組織形態(tài)，該組織形態(tài)的TA19鈦合金具有極好的塑韌性與斷裂韌性的配合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的組織控制方案來源于微區(qū)成分對相變過程的影響機理，通過加熱方式，改變微區(qū)成分的分布，通過快速冷卻，控制微區(qū)成分的擴散，由于TA19鈦合金組織成分之間的關(guān)系，實現(xiàn)了獲得一種半等軸α相，等軸α相被極細的β轉(zhuǎn)變組織分割，形成一種即為等軸α相，但α相又被片層分割的組織形態(tài)，具有極好的塑韌性與斷裂韌性的配合。

附圖說明

圖1 為雙相鈦合金典型組織；

其中：（a）等軸組織，（b）網(wǎng)籃組織，（c）雙態(tài)組織，（d）魏氏組織；

圖2為光學(xué)金相組織；

圖3為進一步放大的掃描電鏡圖像（SEM）；

圖4為片層區(qū)域放大TEM圖像。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將通過附圖對發(fā)明作進一步地詳細描述。

實施例：

參照圖1至圖4，針對500mm長，20mm×10mm的矩形截面Ti合金型材，利用高頻加熱方式連續(xù)加熱，型材通過感應(yīng)線圈后立刻冷去，在通過線圈將其加熱到1030℃以上，離開感應(yīng)線圈后立刻利用高壓空氣快速冷卻。將冷卻后的加熱到固溶溫度范圍960℃，保溫60分鐘后通過快速淬火到室溫完成固溶，即可獲得上述組織，再經(jīng)過常規(guī)的時效處理，可獲得極好的塑韌性與斷裂韌性的配合的材料，其中斷裂韌性高于原等軸組織，塑性指標，斷面收縮率高于原魏氏組織。

圖2為光學(xué)金相；圖2a為等軸狀TA19原材料組織，圖2b為加熱到β相變點以上冷卻下來，全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑢訝钗菏辖M織。圖2c為采用本方法所得的魏氏組織中間分布白色等軸狀α相的組織，其中相對于圖2a的等軸組織，其邊界明顯模糊，等軸α相細化。

圖3為進一步放大的掃描電鏡圖像（SEM），圖3a為常規(guī)TA19等軸組織，圖3b為本方法所得組織，其中魏氏組織片層伸入等軸α相中消失，等軸α相局部被細小片層分割。片層區(qū)域放大如圖4所示，圖4a為原等軸或魏氏組織中的片層，片層粗大且明顯，圖4b為本辦法所得組織等軸α相中微區(qū)組織，從圖中可觀察到極細的片層在分割等軸α相，這導(dǎo)致原有等軸化的α相被分割呈半等軸狀態(tài)。