一种Ti-6242钛合金三态组织锻件的制备方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 109371347 A(43)申请公布日 2019.02.22

(21)申请号 201811510266.5(22)申请日 2018.12.11

(71)申请人 陕西宏远航空锻造有限责任公司

地址 713801 陕西省咸阳市三原县2号信箱

技术中心(72)发明人 邓瑞刚　秦卫东　唐军　梁艳　

王哲　韩何岩　(74)专利代理机构 中国航空专利中心 11008

代理人 陆峰(51)Int.Cl.

C22F 1/18(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页 附图1页

()发明名称

一种Ti-6242钛合金三态组织锻件的制备方法

(57)摘要

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。

CN 109371347 ACN 109371347 A

权　利　要　求　书

1/1页

1.一种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，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。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二所述的热后快冷方式为油冷或水冷。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，将步骤一得到的双态组织锻件在低于步骤一热处理温度10℃的温度下进行重复固溶热处理。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于发动机Ti-6242钛合金压气机盘制造。

2

CN 109371347 A

说　明　书

一种Ti-6242钛合金三态组织锻件的制备方法

1/2页

技术领域

[0001]本发明涉及钛合金热加工技术领域。

背景技术

[0002]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0℃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。[0003]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5MPa、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

[0004]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。[0005]本发明的技术方案是：[0006]步骤一

[0007]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。

[0008]步骤二

[0009]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。

[0010]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。

[0011]步骤三

3

CN 109371347 A[0012]

说　明　书

2/2页

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。[0013]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。[0014]优选地，本发明用于发动机Ti-6242钛合金压气机盘制造。[0015]本发明的有益效果是：本发明得到的三态组织Ti-6242钛合金锻件较常规双态组织Ti-6242钛合金锻件强度提高10％～15％以上，且持久性能和塑性亦得到适当提升，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。附图说明

[0016]图1为现有技术热处理后的Ti-6242钛合金锻件组织形态图；[0017]图2为本发明热处理后的Ti-6242钛合金锻件组织形态图。

具体实施方式

[0018]下面通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。

[0019]某型发动机用压气机第一级整体叶盘采用Ti-6242钛合金制造，锻件重量238Kg，锻件外廓尺寸Φ690×205，前期采用传统工艺获得的双态组织锻件存在局部屈服强度不足的问题，典型数据为：强度920MPa、屈服810MPa、延伸率17％，1170MPa缺口持久52h，典型组织见图1。

[0020]采用本发明，将经过两相区锻造的锻件在相变点下20℃保温1小时空冷至室温，后在相变点下30℃重复保温1小时，油冷至室温，最后对锻件进行595℃，8小时时效处理，得到的组织见图2，该三态组织锻件典型理化数据为：强度1090MPa、屈服970MPa、延伸率19.5％，1170MPa缺口持久67h。典型组织见图2。

4

CN 109371347 A

说　明　书　附　图

1/1页

图1

图2

5