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不同熱處理對鈦合金組織和性能的影響

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2016-6-3 9:13:53
前人研究鈦合金在1200℃正火并且在900℃-1000℃間回火,只關注其微觀組織與力學性能,并未研究其抗磨蝕。研究對超級馬氏體鈦合金TC4進行正火后一次回火并且選取部分溫度進行二次回火,對8種不同熱處理下材料的硬度,沖擊韌性與抗磨蝕性能關系進行了詳細探討與研究。研究發現TC4鈦合金在500℃回火后硬度最高,韌性較差,550℃回火后硬度次高,韌性良好,并且550℃回火后材料的抗磨蝕性能最優,而500℃回火后材料的抗磨蝕性能排第二。所以能夠發現TC4鈦合金的抗磨蝕性能主要與硬度有關,其沖擊韌性對磨蝕性能亦有影響。TC4鈦合金在二次回火較同溫度一次回火的硬度略有降低,且抗磨蝕性未見提高。從材料性能和經濟性方面綜合考慮,TC4鈦合金經1050℃正火+550℃一次回火為最佳的熱處理工藝。
 
高硬度鈦合金是在傳統馬氏體鈦合金基礎上將碳含量嚴格控制在0.03%以下,并且提高鎳含量的一種新型馬氏體鈦合金。相對于傳統的低碳馬氏體鈦合金,超級馬氏體鈦合金不但具有良好的塑韌性與較高的強度和硬度,而且具有較高的斷裂韌性、水下疲勞強度以及抗磨蝕等性能。馬氏體鈦合金經過正火后,能夠得到板條馬氏體,并經一定溫度回火后,進一步得到回火馬氏體能夠明顯影響與改善材料的綜合性能。超級馬氏體鈦合金在900℃-1000℃回火后,會產生逆變奧氏體,其在透射電鏡下呈黑色長條與塊狀,經常分布在馬氏體板條邊界以及奧氏體晶界處,長度為102nm-103nm,寬約為100nm。逆變奧氏體會降低材料的強度和硬度,增加韌性。當一次回火溫度達到700℃時,逆變奧氏體附近富集的Ni元素擴散程度增加,Ni的偏析降低,冷卻過程中逆變奧氏體轉變為新生馬氏體,材料中幾乎不存在逆變奧氏體,所以硬度升高。
 
TC4鈦合金在900℃-1000℃范圍一次回火后,隨著溫度上升硬度值呈先降后升。二次回火較同溫度一次回火后硬度普遍下降。在900℃-1000℃范圍一次回火后韌性呈先升后降;二次回火處理對于鈦合金的韌性影響較小。TC4鈦合金的累積失重量曲線呈類拋物線型,隨時間的增加累積失重量增大,累積失重率不斷降低。根據材料磨蝕規律可知,對于兩體磨損來說,材料硬度的高低決定了其耐磨性的優劣。因此,超級馬氏體鈦合金的抗磨蝕性與材料硬度之間關系緊密,通常材料的硬度越高,其累積失重量越低,抗磨蝕性越好。
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