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熱處理對鈦合金性能的影響

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-9-7 12:07:28
目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金牌號近30種。由于鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好,在航空工業中得到長足發展,使鈦工業以平均每年約10%的增長速度發展。另外,鈦合金的工藝性能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差,生產工藝復雜。
 
的工業化生產是1948年開始的。在各種鈦合金制品的應用中,鍛件多被用于氣輪機壓縮機盤以及醫用人工骨等要求高強高韌高可靠性的場合。因此,對鍛件不僅要求尺寸精度高,而且要求材料具有優良的特性和高的穩定性。為此,在鈦鍛件的制造過程中要充分發揮鈦合金特性,以獲得高質量的鍛件。鈦合金屬難鍛材,易產生裂紋。所以鈦合金鍛件生產中最重要的就是對鍛造溫度和塑性變形進行適當的控制。為了選擇合理的退火工藝,我們首先觀察加熱溫度和冷卻方式對TC4鈦合金顯微組織和力學性能的影響。為了使TC4鈦合金得到最好的強度和塑性綜合性能,同時又有好的蠕變抗力及斷裂韌性,可采用在950℃保溫1小時后空冷(或水冷)的退火工藝。為了便于隨后的加工,冶金廠出廠時,TC4鈦合金均采用在700~800℃保溫1小時空冷的工藝。對于一些大尺寸鍛件,為了保證性能的均勻性,有時采用爐冷的工藝。試驗用料920℃熱軋的TC4鈦合金棒、熱軋總變形率為80%左右,a+β/β相變點為980~990℃。將試樣于1000℃、950℃、930℃、830℃加熱保溫1小時后分別進行空冷、水冷和爐冷。不同退火方式對顯微組織和力學性能都有影響。
 
其中冷卻速度對上述四個溫度的顯微組織和力學性能產生很大影響。當水冷時,1000℃、950℃和930℃處于平衡的β相成分均要發生馬氏體轉變,β相轉變為馬氏體a`針。在1000℃時表現出明顯的魏氏體組織,其力學性能與1000℃空冷的數據相當。在950℃和930℃并水冷的試樣上,顯微組織與空冷時的特征相似,但等軸初生a相之間的是β+馬氏體a`針。此時對應的綜合性能最高,而且有比空冷組織更好的蠕變抗力。830℃保溫時平衡的β相成分已碰不到M線,但水冷后在晶間β相中也發現了十分細小的針狀轉變產物,僅能用電子顯微鏡分辨出來。但針狀產物的結構尚未測得。此時抗拉強度和斷面收縮率都很低。至于爐冷,由于試樣冷卻速度慢,在高溫停留時間長,多型性轉變進行的充分,所有的a相均變得粗大。1000℃爐冷后,在原始β晶粒內產生粗大的a相片和片間β相,在原始β晶界上還有條狀a相形成的厚網,一般稱為網籃狀組織。950℃、930℃和830℃爐冷后,由于a相傾向于在原a相界面生核、長大,顯微組織均為等軸a和晶間β相。在1000℃爐冷后的抗拉強度比空冷和水冷的低,拉伸塑性要高。在其它溫度爐冷后的綜合性能也均比水冷和空冷的低。
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