本發明涉及一種晶粒細化方法,特別是涉及了一種細晶ti2alnb基合金環件的制備方法。
背景技術:
1、ti2alnb基合金作為一種高nb的新興輕質耐高溫結構材料,具有高比強度、高斷裂韌性、較好的抗氧化性、優良的耐熱性、無磁性和阻燃性能等優點,能在700~800℃范圍內長時間使用,短時間使用溫度可高于1100℃,因而成為航空航天領域研究熱點。該合金與gh4169等鎳基高溫合金的斷裂韌性隨溫度升高而逐漸降低相反,ti2alnb基合金的斷裂韌性隨工作溫度升高而不斷提高,從而降低了關鍵結構件高溫應用的風險,目前該合金主要用來代替或部分代替鎳基高溫合金(減重近40%)等高密度結構材料以降低各種運載工具用發動機及其自身的重量,提高發動機的推重比和效率,它是高性能發動機壓氣機機匣、燃燒室機匣、壓氣機輪盤及葉片等重要部件的主選材料。美國采用高強高韌的ti2alnb基合金與鑄造tial合金葉片組合制成了新穎的雙金屬離心葉輪,其成本和重量都低于傳統設計。
2、目前,國內外生產的ti2alnb基合金,其鑄態組織一般為粗大的等軸晶,導致該材料的室溫可加工性能較低,嚴重影響了其實用化進程。雖然國內外研究者通過改進熱加工工藝獲得雙相或三相組織、循環熱處理等方法細化其顯微組織以達到提高塑性的目的,但合金的原始組織粗大將嚴重影響這些方法的實施效果,難以達到提高塑性的目的。
技術實現思路
1、本發明要解決的技術問題是提供一種細晶ti2alnb基合金環件的制備方法,獲得組織致密、晶粒細小的ti2alnb基合金環件。
2、為了解決上述問題,本發明所述細晶ti2alnb基合金環件的制備方法,其步驟如下:
3、1)取ti2alnb基合金鑄錠,其化學成分為:ti為35.5%~57.9%,al為10%~16%,nb為30%~38%,v為1%~5%,mo為1%~5%,si為0.1%~0.5%;
4、2)先對ti2alnb鑄錠表面進行處理,使表面光滑后進行包套,將包套后的ti2alnb鑄錠放入加熱爐中,以8℃/s~12℃/s速度升溫至1000℃~1100℃,在溫度下保溫4h~8h,進行致密化處理,然后將ti2alnb鑄錠隨爐冷卻至室溫取出;
5、3)將致密化處理后的ti2alnb鑄錠放入加熱爐中加熱至1060℃~1200℃,保溫一段時間后取出,在1000℃~1060℃溫度下進行開坯鍛造,然后回爐退火,退火溫度為1060℃~1200℃,退火時間為20min~60min,將退火態鍛坯加熱至1000℃,在960℃~1000℃溫度下進行鍛造,鍛造方向與開坯鍛造方向垂直,鍛造完成后,采用機械加工方法取出包套,再經過墩粗、沖孔后,得到中間環坯;
6、4)將中間環坯放入加熱爐中加熱至900℃~960℃,保溫30min~60min,然后再輾環機上進行軋制成形,獲得晶粒細小的ti2alnb基環形鍛件,軋制過程嚴格控制軋制速度,主管轉速為1.5rad/s,芯輥進給速度為1.0mm/s~1.5mm/s,軋制過程總變形量為45%~60%;
7、5)將ti2alnb基環形鍛件放入加熱爐加熱至800℃~850℃保溫20min~60min進行退火處理。
8、與現有技術相比,本發明的有益效果如下:
9、所述細晶ti2alnb基合金環件的制備方法,結合ti2alnb基合金的熱加工特征及組織特點進行設計,通過對ti2alnb基合金鍛前進行致密化處理,獲得致密性良好的組織,并利用傳統的設備,如壓力機、輾環機實現細晶ti2alnb基合金環件的制備,獲得組織致密、晶粒細小的ti2alnb基合金環件。
1.一種細晶ti2alnb基合金環件的制備方法,其特征在于,包括以下步驟: