技术领域
[0001] 本
发明涉及深冷处理工艺技术领域，尤其涉及一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺。
背景技术
[0002] TC6钛合金是一种具有复杂微观组织结构的双相合金。具有比强度高、抗
氧化和耐
腐蚀能
力强等优点，广泛应用于航空航天关键零部件的制造。在恶劣的服役工况下，钛合金材料很容易发生疲劳断裂、腐蚀损伤以及蠕变失效等。因此进一步提高钛合金的综合力学性能及其
稳定性，延长其疲劳寿命成为提高钛合金航空
发动机服役性能的关键。
[0003] 传统的钛合金
热处理工艺可以通过改变材料的组织形态、种类、大小及体积分数等，在一定程度上可以使材料获得预期的组织和性能。例如，
申请号为201410136849.1的
专利提出了一种TC18钛合金的热处理方法。本发明方法首先将TC18钛合金在Tβ-60℃～Tβ-100℃(Tβ为合金β相转变
温度)保温2～8h后，采取空冷或
水冷冷却至室温；然后将合金在540～600℃时效4～12h，空冷冷却至室温，该方法有效解决了双重
退火工艺存在合金强度较低以及固溶-时效工艺难以使合金塑性和韧性满足使用要求的问题；又如申请号为
201610794400.3的专利申请提出了一种TC4钛合金锻件的热处理工艺，采用在TC4钛合金锻件
相变点之下50℃左右温度下进行固溶处理，冷却方式为水冷，固溶处理后进行760℃～
780℃退火，退火空冷后，增加530±10℃下不低于6h时效处理，该发明有效解决了TC4钛合金锻件传统普通退火热处理工艺中初生α相过多、高温持久性能不合格、室温强度过低的问题。但是，这些方法没有考虑在热处理过程中产生的热
应力、组织不良等
缺陷的问题，这将严重影响材料的综合机械性能。
发明内容
[0004] 本发明针对
现有技术中的不足，提供一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，从而有效改善TC6钛合金的组织均匀性和稳定性，提高其综合力学性能。
[0005] 本发明所采用的技术方案如下：
[0006] 一种TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 步骤一：
锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；
[0008] 步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金锻件进行固溶处理后，然后进行双重退火处理，最后进行时效处理；
[0009] 步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金锻件以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12～24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温,并在室温下保持2h。
[0010] 进一步地，所述步骤二中固溶处理的加热温度为900℃，保温3h后立即水淬。
[0011] 进一步地，所述步骤二中双重退火为两次低温退火，第一次退火：将第二步所得的板材放入加热炉，以200℃/h升温速率使加热炉升温至830±10℃，均热后保温3h，然后空冷2h；第二次退火：将第一次退火后的板材重新加热到650±10℃，升温速率为250℃/h，保温
2h后，然后空冷至室温。
[0012] 进一步地，所述步骤二中时效处理的温度为530℃，保温时间为8h，再以(150±5℃)/h的速率炉冷至室温。
[0013] 进一步地，步骤三所述的深冷处理工艺重复2～3次。
[0014] 深冷处理是一种材料整体改性工艺，在传统热处理工艺以及加工
变形后进行优化工艺的深冷处理，由于体积收缩效应，材料会发生塑性变形，产生位错强化和析出强化，不仅可以在材料表层引入残余压应力，提高材料的整体强度和表面硬度，获得更好的表面
耐磨性，同时在一定程度上可以提高材料的
断裂韧性。
[0015] 本发明针对TC6钛合金组织结构特点和服役工况，提出了一种深冷处理工艺。具体为，锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；热处理：对锻造后的TC6钛合金进行固溶处理后，然后进行退火处理，最后进行时效处理；深冷处理：将步骤一得到的TC6钛合金以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12～24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h，将深冷处理后的TC6钛合金重复所述步骤二的工艺1～2次。
[0016] 在锻造过程中的镦粗、拔长以及滚圆工艺可以改变TC6钛合金内部组织结构，使整个坯料各处变形均匀；通过深冷处理工艺参数的合理控制，不仅可以消除热处理过程中产生的
热应力，同时能有效改善TC6钛合金的组织结构的均匀性和稳定性，在微观组织上可以优化晶粒结构，提高位错
密度；在宏观力学性能上可以有效提高材料的强度和塑性，保持材料的力学稳定性。
附图说明
[0017] 图1是未经本发明处理的TC6钛合金的组织形貌图。
[0018] 图2是本发明
实施例1处理后的TC6钛合金的组织形貌图。
[0019] 图3是本发明实施例2处理后的TC6钛合金的组织形貌图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0021] 本发明所述的TC6钛合金锻件的深冷处理工艺，首先将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，锻造处理，利用液压机进行轴向镦粗、再进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸；再对锻造后的TC6钛合金锻件进行固溶处理、双重低温退火处理、时效处理；最后，再进行深冷处理。
[0022] 实施例1
[0023] 步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗，然后进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸。
[0024] 步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金进行固溶处理，加热温度为900℃，保温3h后立即水淬，固溶处理后；然后进行双重退火处理，所述双重退火为两次低温退火，第一次退火：将第二步所得的板材放入加热炉，以200℃/h升温速率使加热炉升温至820℃，均热后保温3h，然后空冷2h；第二次退火：将第一次退火后的板材重新加热到640℃，升温速率为250℃/h，保温2h后；然后空冷至室温，最后进行时效处理，时效处理的温度为530℃，保温时间为8h，再以155℃/h的速率炉冷至室温。
[0025] 步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温12h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以155℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h。
[0026] 步骤四：将深冷处理后的TC6钛合金重复所述步骤三的工艺1次。
[0027] 实施例2
[0028] 步骤一：锻造：将TC6钛合金棒料放入加热炉中加热至1080℃，保温2h后，利用液压机进行轴向镦粗，然后进行径向拔长倒棱、最后进行滚圆并镦粗至达到要求的尺寸。
[0029] 步骤二：热处理：对锻造后的TC6钛合金进行固溶处理，加热温度为900℃，保温3h后立即水淬，固溶处理后；然后进行双重退火处理，所述双重退火为两次低温退火，第一次退火：将第二步所得的板材放入加热炉，以200℃/h升温速率使加热炉升温至840℃，均热后保温3h，然后空冷2h；第二次退火：将第一次退火后的板材重新加热到660℃，升温速率为250℃/h，保温2h后，然后空冷至室温；最后进行时效处理，时效处理的温度为530℃，保温时间为8h，再以145℃/h的速率炉冷至室温。
[0030] 步骤三：深冷处理：将步骤二得到的TC6钛合金以1℃/min的降温速率使温度下降至-80℃，然后保温1h，保温后以2℃/min的降温速率使温度下降至-130℃，并保温1h，保温后以5℃/min的降温速率使温度下降至-196℃，然后保温24h，保温结束后，以10℃/min的升温速率使温度上升到-130℃，最后以15℃/min的升温速率使温度上升到室温，并在室温下保持2h。
[0031] 步骤四：将深冷处理后的TC6钛合金重复所述步骤二的工艺2次。
[0032] 图1所示为未经本发明处理的TC6钛合金的微观组织图，晶粒比较粗大，并且晶粒尺寸大小不均。
[0033] 图2、图3所示分别为经过实施例1和实施例2处理的TC6钛合金的微观组织图，经过处理后的TC6钛合金晶粒细小、并且分布均匀。
[0034] TC6钛合金在本发明处理前后力学性能对比，如表1所示；经过对比，充分说明经过本发明所述的处理工艺后，优化了晶粒结构；有效提高了材料的强度和塑性，保持材料的力学稳定性。
[0035] 表1 TC6钛合金在本发明处理前后性能对比
[0036] 处理方式
屈服强度/MPa 拉伸强度/MPa 延伸率/％未处理 883 995 11.2
实施例1处理工艺 1008 1161 13.1
实施例2处理工艺 1027 1206 13.8
[0037] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
