本發(fā)明涉及鈦合金的熱處理，具體涉及一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法。

背景技術(shù)：

1、rt1400鈦合金是由西安稀有金屬材料研究院有限公司開發(fā)的一種新型航空結(jié)構(gòu)β鈦合金，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是得到一種具有優(yōu)良的強(qiáng)度、韌性、塑性匹配的新型高強(qiáng)鈦合金材料，該鈦合金由以下質(zhì)量百分含量的成分組成：al?4.2%~5.2%，v?2.5%~3.5%，cr?1.1%~2.1%，mo5.1%~6.1%，fe?1.0%~2.0%，余量為ti以及不可避免的雜質(zhì)元素。經(jīng)固溶時(shí)效處理后，rt1400鈦合金的室溫拉伸性能可以達(dá)到1500mpa，延伸率可以達(dá)到7.8%，相比同類型近β合金具有更優(yōu)越的綜合性能。

2、β鈦合金因其具有高的比強(qiáng)度、良好的機(jī)械性能、生物相容性以及耐腐蝕性能等而被廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備和醫(yī)療化工等領(lǐng)域。但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)鈦合金的性能提出了更高的要求，尤其體現(xiàn)在航空航天和武器裝備領(lǐng)域，減重和輕量化的需求日益明顯，用鈦合金來替換鋼和高溫合金等成為了鈦合金研發(fā)的重要方向。但鈦合金與鋼和高溫合金相比，在硬度上存在明顯的差距。現(xiàn)有的高強(qiáng)鈦合金硬度通常低于45hrc，如tb2、ti-15333、ti-55531等，而高強(qiáng)鋼的硬度通常都大于50hrc，這極大地制約了鈦合金在耐磨環(huán)境中的使用。

3、傳統(tǒng)鈦合金中提高其耐磨性的方式是通過在基體中添加一定體積含量的增強(qiáng)相（tic、tib、b4c等），在熔煉過程中原位生成陶瓷增強(qiáng)相顆粒，形成包含有陶瓷增強(qiáng)相的鈦基復(fù)合材料，然而該方法對(duì)材料硬度的提高有限，且大幅度降低延伸率，限制了鈦基復(fù)合材料大規(guī)模的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法。該方法采用多級(jí)熱處理工藝，使得rt1400鈦合金組織中依次發(fā)生相分離和相分解，在β相基體中析出細(xì)小的彌散α相，提升了rt1400鈦合金的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)改善?rt1400鈦合金組織的均勻性和穩(wěn)定性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鈦合金硬度提高受限的難題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

3、步驟一、固溶處理：對(duì)rt1400鈦合金進(jìn)行固溶處理；所述固溶處理溫度為870℃~890℃，固溶處理時(shí)間為15min~25min；

4、步驟二、預(yù)時(shí)效處理：對(duì)步驟一中固溶處理后的rt1400鈦合金進(jìn)行預(yù)時(shí)效處理；所述預(yù)時(shí)效處理溫度為360℃~400℃，預(yù)時(shí)效處理時(shí)間為280min~320min；

5、步驟三、多級(jí)時(shí)效處理：對(duì)步驟二中預(yù)時(shí)效處理后的rt1400鈦合金依次進(jìn)行第一級(jí)時(shí)效處理和第二級(jí)時(shí)效處理；所述第一級(jí)時(shí)效處理溫度為410℃~440℃，第一級(jí)時(shí)效處理時(shí)間為280min~320min；所述第二級(jí)時(shí)效處理溫度為440℃~480℃，第二級(jí)時(shí)效處理時(shí)間為1420min~1460min。

6、rt1400鈦合金β相轉(zhuǎn)變溫度約840℃，本發(fā)明首先通過在rt1400鈦合金β相轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行固溶處理，提高溫度從而增加固溶度，水冷后降低了β相轉(zhuǎn)變組織的片層厚度，為后續(xù)的晶粒細(xì)化奠定了基礎(chǔ)；然后進(jìn)行預(yù)時(shí)效處理，預(yù)時(shí)效處理具有強(qiáng)烈的形核作用，在預(yù)時(shí)效處理過程中發(fā)生相分離：βm→β+β＇，β＇呈現(xiàn)細(xì)小彌散狀顆粒出現(xiàn)，成為后續(xù)時(shí)效α相的結(jié)晶核心；接著進(jìn)行第一級(jí)時(shí)效處理，此時(shí)β＇分解形成α+β相，隨后再經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的第二級(jí)時(shí)效處理，在β相基體形成次生α相，析出細(xì)小的彌散α相，提升rt1400鈦合金的強(qiáng)度和硬度。

7、上述的一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，其特征在于，步驟一中所述固溶處理的冷卻方式為水冷。

8、上述的一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，其特征在于，步驟二中所述預(yù)時(shí)效處理的冷卻方式為空冷。

9、上述的一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，其特征在于，步驟三中所述第一級(jí)時(shí)效處理的冷卻方式為空冷。

10、上述的一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，其特征在于，步驟三中所述第二級(jí)時(shí)效處理的冷卻方式為空冷。

11、本發(fā)明各級(jí)處理后的冷卻方式均為常規(guī)方式，便于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，降低成本。

12、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

13、1、本發(fā)明通過在rt1400鈦合金β相轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行固溶處理降低β相轉(zhuǎn)變組織的片層厚度，結(jié)合預(yù)時(shí)效處理提供后續(xù)時(shí)效α相的結(jié)晶核心，再進(jìn)行多級(jí)時(shí)效處理在β相基體中析出細(xì)小的彌散α相，提升了rt1400鈦合金的強(qiáng)度和硬度。

14、2、本發(fā)明采用多級(jí)熱處理，不僅提高了rt1400鈦合金的硬度，還對(duì)變形后材料進(jìn)行整體改性，通過多級(jí)熱處理工藝使得材料本身由于體積收縮效應(yīng)而產(chǎn)生塑性變形，形成位錯(cuò)強(qiáng)化和析出強(qiáng)化，同時(shí)細(xì)化析出的初生相和次生相，從而在一定程度上保持了rt1400鈦合金的塑性。

15、3、本發(fā)明通過對(duì)熱處理工藝參數(shù)的控制，不僅可以減少熱處理過程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，而且能有效提高rt1400鈦合金組織的均勻性和穩(wěn)定性，在微觀組織上可以細(xì)化晶粒尺寸，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，在宏觀力學(xué)性能上，能有效提高材料的硬度，保持rt1400鈦合金的強(qiáng)塑性匹配。

16、4、本發(fā)明的多級(jí)熱處理能在提高鈦合金硬度同時(shí)維持一定的強(qiáng)塑性，使得rt1400鈦合金的硬度值達(dá)50hrc，強(qiáng)度可達(dá)1300mpa以上，延伸率達(dá)到3%以上。

17、下面通過附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，其特征在于，步驟一中所述固溶處理的冷卻方式為水冷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，其特征在于，步驟二中所述預(yù)時(shí)效處理的冷卻方式為空冷。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，其特征在于，步驟三中所述第一級(jí)時(shí)效處理的冷卻方式為空冷。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高rt1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，其特征在于，步驟三中所述第二級(jí)時(shí)效處理的冷卻方式為空冷。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種提高RT1400鈦合金硬度的多級(jí)熱處理方法，該方法包括：一、對(duì)RT1400鈦合金固溶處理；二、對(duì)固溶處理后的RT1400鈦合金預(yù)時(shí)效處理；三、對(duì)預(yù)時(shí)效處理后的RT1400鈦合金依次進(jìn)行第一級(jí)時(shí)效處理和第二級(jí)時(shí)效處理。本發(fā)明通過在RT1400鈦合金β相轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行固溶處理降低β相轉(zhuǎn)變組織的片層厚度，結(jié)合預(yù)時(shí)效處理過程中發(fā)生相分離，使得β＇呈現(xiàn)細(xì)小彌散狀顆粒出現(xiàn)成為后續(xù)時(shí)效α相的結(jié)晶核心，經(jīng)第一級(jí)時(shí)效處理使β＇分解形成α+β相，再經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的第二級(jí)時(shí)效處理在β相基體形成次生α相，析出細(xì)小的彌散α相，提升了RT1400鈦合金的強(qiáng)度和硬度，并保持RT1400鈦合金的強(qiáng)塑性匹配。

技術(shù)研發(fā)人員：馬健凱,包建興,李明佳,趙愷,楊帆,趙恒章
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安稀有金屬材料研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9