CN111455296A - 激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺 - Google Patents

激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN111455296A
CN111455296A CN202010505004.0A CN202010505004A CN111455296A CN 111455296 A CN111455296 A CN 111455296A CN 202010505004 A CN202010505004 A CN 202010505004A CN 111455296 A CN111455296 A CN 111455296A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium alloy
laser fuse
alloy block
deposition
treatment process
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010505004.0A
Other languages
English (en)
Inventor
王立亚
刘正林
田晓琳
郑帮智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd filed Critical Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Priority to CN202010505004.0A priority Critical patent/CN111455296A/zh
Publication of CN111455296A publication Critical patent/CN111455296A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明公开的是材料科学技术领域的一种激光熔丝沉积Ti‑6Al‑4V钛合金块的固溶处理工艺，包括以下步骤：首先对激光熔丝沉积Ti‑6Al‑4V钛合金块进行加热处理，加热温度为910℃～1020℃，然后进行保温，保温时间不小于1h，最后将保温完成后的激光沉积钛合金块迅速转移到水中进行快冷处理。通过对激光熔丝沉积Ti‑6Al‑4V钛合金块进行特定温度的加热、保温及快冷处理，可以得到均匀短棒状的马氏体组织，使得沉积钛合金块的内部组织得到改善，整个工艺过程简单，耗时短，为后续时效处理奠定了基础。

Description

激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺
技术领域
本发明涉及材料科学技术领域，具体涉及一种激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺。
背景技术
激光熔丝沉积制造技术具有广阔的应用前景，为制备复杂结构的大型钛合金构件提供了一条新的制造方法。由于钛合金的显微组织影响了其力学性能，因此需要通过改变组织从而控制试样的力学性能使其达到要求。
激光熔丝沉积制造Ti-6Al-4V钛合金试样内部产生焊接内应力及存在组织不均匀，通常由粗大的柱状β晶及复杂的晶内亚显微结构组成，包括板条结构、网篮结构及针状的马氏体结构。激光沉积制造Ti-6Al-4V钛合金试样内应力较大存在各向异性、塑性较低影响了激光沉积钛合金制品的使用，激光熔丝沉积制造Ti-6Al-4V钛合金固溶处理工艺通过改善内部组织进而影响试样力学性能，是研究钛合金性能的一个重要组成部分。目前国内对于激光沉积钛合金的固溶工艺研究过少，不能为选择最佳热处理方案提供参考。
发明内容
为克服现有激光沉积钛合金力学性能差等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够有效改善激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的显微组织结构的固溶处理工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺，首先对激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块进行加热处理，加热温度为910℃～1020℃，然后进行保温，保温时间不小于1h，最后将保温完成后的激光沉积钛合金块迅速转移到水中进行快冷处理。
进一步的是，在对激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块进行加热处理时采用马弗炉进行加热处理。
进一步的是，对加热后的激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块进行保温的时间为1h。
进一步的是，将激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块转移到水中的时间控制在2s以内。
进一步的是，用于快冷处理的水的温度为20℃。
进一步的是，所述加热温度为910℃。
进一步的是，所述加热温度为950℃。
进一步的是，所述加热温度为990℃。
进一步的是，所述加热温度为1020℃。
本发明的有益效果是：通过对激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块进行特定温度的加热、保温及快冷处理，可以得到均匀短棒状的马氏体组织，使得沉积钛合金块的内部组织得到改善，整个工艺过程简单，耗时短，为后续时效处理奠定了基础。
附图说明
图1为激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块沉积态的金相组织；
图2为激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块经910℃/1h固溶处理后金相组织；
图3为激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块经950℃/1h固溶处理后金相组织；
图4为激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块经990℃/1h固溶处理后金相组织；
图5为激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块经1020℃/1h固溶处理后金相组织。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
Ti-6Al-4V钛合金的主要元素含量如表1所示：
表1 Ti-6Al-4V主要元素含量(g/L)
Figure BDA0002526217690000021
如图1所示，激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块处于沉积态时，其金相组织主要由粗大的柱状β晶及复杂的晶内亚显微结构组成，包括板条结构、网篮结构及针状的马氏体结构。其组织结构使得内应力较大，且存在各向异性、塑性较低等缺点，影响了激光沉积钛合金制品的使用。
为改善Ti-6Al-4V钛合金的金相组织结构，本申请采用如下固溶处理工艺对激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块进行处理。首先对激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块进行加热处理，加热温度为910℃～1020℃，然后进行保温，保温时间不小于1h，最后将保温完成后的激光沉积钛合金块迅速转移到水中进行快冷处理。
在此过程中，为了方便控制加热温度和加热效果，最好采用马弗炉进行加热处理。对于保温时间，可根据钛合金块的形态和用量进行选择，一般保温1h足够金相组织改变。将固溶温度控制在910℃～1020℃，可保证试样在α+β相区或β相区，其次要保证冷却过程中转移时间控制在2s以内，避免发生冷却过程中β向α转变。最后在进行快冷处理时，最好采用温度为20℃的水，保证良好的淬冷效果。
在整个固溶处理过程中，加热及保温温度是影响激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金组织改变的关键因素，本申请为了研究激光熔丝沉积制造Ti-6Al-4V钛合金在α+β两相区及β单相区的固溶参数对显微组织与硬度的影响，做了以下四个对比实施例：
实施例一
将激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块放在马弗炉进行加热处理，加热温度为910℃，保温时间为1h，将保温完成后的激光沉积钛合金块迅速放入20℃的水中进行快冷处理。如图2所示，冷却后的组织为马氏体α’+原始β晶界,相对于原始沉积态，马氏体长宽比减小，原始β晶界减少。
实施例二
将激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块放在马弗炉进行加热处理，加热温度为950℃，保温时间为1h，将保温完成后的激光沉积钛合金块迅速放入20℃的水中进行快冷处理。如图3所示，随着温度升高原始β晶界逐渐减少，冷却后马氏体增多，马氏体长宽比继续减小。
实施例三
将激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块放在马弗炉进行加热处理，加热温度为990℃，保温时间为1h，将保温完成后的激光沉积钛合金块迅速放入20℃的水中进行快冷处理。如图4所示，当固溶温度升高到990℃时，马氏体长宽比减少，形成均匀的网篮组织。
实施例四
将激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块放在马弗炉进行加热处理，加热温度为1020℃，保温时间为1h，将保温完成后的激光沉积钛合金块迅速放入20℃的水中进行快冷处理。如图4所示，当固溶温度升高到1020℃时，β原始晶界消失，冷却生成大量针状马氏体。
分别检测上述四个实施例及原始沉积态中激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的硬度进行检测，得到如下表所示的结果。
表2为不同固溶温度下的洛氏硬度
温度(℃) HRC
沉积态 23
910 25.6
950 28.4
990 30.3
1020 35.1
由上表可知，在其它因素不变的情况下，随着固溶温度的升高，激光沉积钛合金试样的硬度增加，在该加热范围内，沉积钛合金块的内部组织得到改善。为后续使用过程中的时效处理奠定了基础。

Claims (9)

1.激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺，其特征是：首先对激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块进行加热处理，加热温度为910℃～1020℃，然后进行保温，保温时间不小于1h，最后将保温完成后的激光沉积钛合金块迅速转移到水中进行快冷处理。
2.如权利要求1所述的激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺，其特征是：在对激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块进行加热处理时采用马弗炉进行加热处理。
3.如权利要求1所述的激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺，其特征是：对加热后的激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块进行保温的时间为1h。
4.如权利要求1所述的激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺，其特征是：将激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块转移到水中的时间控制在2s以内。
5.如权利要求1所述的激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺，其特征是：用于快冷处理的水的温度为20℃。
6.如权利要求1-4任意一项权利要求所述的激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺，其特征是：所述加热温度为910℃。
7.如权利要求1-4任意一项权利要求所述的激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺，其特征是：所述加热温度为950℃。
8.如权利要求1-4任意一项权利要求所述的激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺，其特征是：所述加热温度为990℃。
9.如权利要求1-4任意一项权利要求所述的激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺，其特征是：所述加热温度为1020℃。
CN202010505004.0A 2020-06-05 2020-06-05 激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺 Pending CN111455296A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010505004.0A CN111455296A (zh) 2020-06-05 2020-06-05 激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010505004.0A CN111455296A (zh) 2020-06-05 2020-06-05 激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111455296A true CN111455296A (zh) 2020-07-28

Family

ID=71678134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010505004.0A Pending CN111455296A (zh) 2020-06-05 2020-06-05 激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111455296A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113088848A (zh) * 2021-04-20 2021-07-09 重庆大学 一种同时提高激光熔覆沉积tc4钛合金强度和塑性的热处理方法
CN113355666A (zh) * 2021-04-26 2021-09-07 南昌航空大学 一种激光熔覆增材制造tc18钛合金组织细化和等轴化方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0163018A2 (en) * 1981-04-30 1985-12-04 Nissan Motor Co., Ltd. Method of welding titanium alloy parts with an insert member consisting essentially of 0 to 3% by weight of aluminium and the balance of titanium
CN105108339A (zh) * 2015-08-31 2015-12-02 沈阳海纳鑫科技有限公司 一种基于钛及钛合金金属丝材的增材制造方法
CN107737932A (zh) * 2017-10-26 2018-02-27 西北工业大学 一种钛或钛合金选区强化的一体化激光增材制造方法
CN109226743A (zh) * 2018-11-01 2019-01-18 西安交通大学 一种硼合金化变质降低tc4增材制造各向异性的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0163018A2 (en) * 1981-04-30 1985-12-04 Nissan Motor Co., Ltd. Method of welding titanium alloy parts with an insert member consisting essentially of 0 to 3% by weight of aluminium and the balance of titanium
CN105108339A (zh) * 2015-08-31 2015-12-02 沈阳海纳鑫科技有限公司 一种基于钛及钛合金金属丝材的增材制造方法
CN107737932A (zh) * 2017-10-26 2018-02-27 西北工业大学 一种钛或钛合金选区强化的一体化激光增材制造方法
CN109226743A (zh) * 2018-11-01 2019-01-18 西安交通大学 一种硼合金化变质降低tc4增材制造各向异性的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
章敏: "送粉式和送丝式的钛合金激光增材制造特性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113088848A (zh) * 2021-04-20 2021-07-09 重庆大学 一种同时提高激光熔覆沉积tc4钛合金强度和塑性的热处理方法
CN113088848B (zh) * 2021-04-20 2022-01-25 重庆大学 一种同时提高激光熔覆沉积tc4钛合金强度和塑性的热处理方法
CN113355666A (zh) * 2021-04-26 2021-09-07 南昌航空大学 一种激光熔覆增材制造tc18钛合金组织细化和等轴化方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210170487A1 (en) Method for eliminating cracks in rené 104 nickel-based superalloy prepared by laser additive manufacturing
Yamanaka et al. Enhanced mechanical properties of as-forged Co-Cr-Mo-N alloys with ultrafine-grained structures
CN110303156A (zh) 一种航空用钛合金复杂构件的增材制造和热处理组织调控方法
CN111455296A (zh) 激光熔丝沉积Ti-6Al-4V钛合金块的固溶处理工艺
CN109468561B (zh) 一种gh3625合金带材的制备方法
CN111945089A (zh) 一种增材制造钛制件及其热处理工艺
CN109439961A (zh) 一种高温合金丝材及其制备方法
CN104404306B (zh) 涂层导体用高强度立方织构镍基合金基带及其制备方法
CN113996812B (zh) 一种提高激光选区熔化α-β型钛合金疲劳性能的热处理方法
CN111495970A (zh) 一种降低eb炉熔炼tc4钛合金表面开裂的轧制方法
CN112195420A (zh) 一种通过冷处理制备耐磨Ti基非晶合金块体的方法
CN112458259A (zh) 一种实验室用超低温处理结合退火工艺控制奥氏体不锈钢材料晶粒度的方法
CN108004470A (zh) 高强钢绞线用低锰高碳钢盘条及制备方法
CN108555297B (zh) 加B感应加热消除激光增材制造TC4合金初生β晶界的方法
CN109930100A (zh) 一种损伤容限钛合金板材轧制及配套热处理工艺
CN109943781A (zh) 一种抗菌耐蚀不锈钢的制备方法
CN110951995B (zh) 一种高强度镍基合金基带的制备方法
CN108385045A (zh) 一种控制IN718合金均匀析出δ相的热处理方法
CN112962041A (zh) 一种提高增材制造tc4钛合金材料断裂韧性的方法
CN115921532B (zh) 钛合金及其制备方法
CN114085967B (zh) 马氏体轴承钢热膨胀性能的调控方法
CN113846278B (zh) 一种利用固态相变制备定向TiAl基合金装置制备定向TiAl基合金的方法
Stöcker et al. Influence of cubic texture intensity of hot rolled ferritic non-oriented electrical steels on the microstructure and texture in the final processed material
CN113231467B (zh) 一种铂片靶材的制备方法
CN109338161A (zh) 一种立方织构镍合金基带及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200728