熱處理對低成本TC4合金板材組織和性能的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時間：2016-02-24
科研人員通過對板材進(jìn)行不同的熱處理，研究其對TC4鈦合金板材顯微組織和力學(xué)性能的影響，進(jìn)而揭示TC4合金熱處理工藝與組織和性能的關(guān)系，為合金更為廣泛的應(yīng)用提供實驗數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。
?Ti-6Al-4V鈦合金已成為世界上所有鈦合金牌號中品種規(guī)格較齊全、工業(yè)用量最大的國際通用型鈦合金。不過，成本問題限制了鈦合金的廣泛應(yīng)用。其中，占總成本60%以上的鈦合金加工成本是各國降低成本研究的重點。上世紀(jì)80年代末，國際上引入冷床熔煉技術(shù)。電子束冷床熔煉技術(shù)除了能夠較好地消除高、低密度夾雜，獲得細(xì)晶均質(zhì)鑄錠外，用電子束冷床爐生產(chǎn)的扁錠，還可直接進(jìn)行軋制，省去了圓錠開坯、鍛造等工序，能最大限度縮短生產(chǎn)流程，降低消耗，節(jié)約成本。電子束冷床爐單次熔煉Ti-6Al-4V合金鑄錠直接軋制的板材在航空、兵器等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
利用某公司從德國進(jìn)口2400kW電子束冷床熔煉爐，大量添加殘料（約占原材料的80%），單次熔煉出TC4鈦合金扁錠；將扁錠表面處理、包覆后在1200mm可逆式熱軋機上經(jīng)多火次換向軋制，成功熱軋出8㎜厚板材，實現(xiàn)了TC4鈦合金板材的低成本化制備。產(chǎn)品的內(nèi)部組織決定其最終的使用性能，通過調(diào)節(jié)鈦合金的熱處理規(guī)范可改變其組織和力學(xué)性能?？蒲腥藛T通過對板材進(jìn)行不同的熱處理，研究其對TC4鈦合金板材顯微組織和力學(xué)性能的影響，進(jìn)而揭示TC4合金熱處理工藝與組織和性能的關(guān)系，為合金更為廣泛的應(yīng)用提供實驗數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。
實驗用材料取自上述公司板帶廠生產(chǎn)的低成本TC4鈦合金8mm厚板材，其化學(xué)成分符合GB?3620-2007規(guī)定。板材采用單向和交叉換向工藝軋制，由于換向工藝不僅能夠消除組織不均勻性，而且可以減小性能的各向異性，獲得較好的強度與塑性的匹配，因此本研究選用換向軋制工藝制備的板材。
板材軋制完成后，在板材本體上切取試樣并按選定的熱處理制度進(jìn)行熱處理。熱處理制度如下:
A.?固溶750℃/1h，空冷+時效540℃/4h，爐冷；
B.?固溶930℃/1h，空冷+時效540℃/4h，爐冷；
C.?固溶950℃/1h，空冷+時效540℃/4h，爐冷。
試樣熱處理后，分別進(jìn)行顯微組織觀察和室溫力學(xué)性能測試。試驗結(jié)果如下：
（1）TC4鈦合金板材固溶處理時，隨溫度升高，合金中的初生α含量顯著減少并逐漸趨于等軸化，而析出的次生α相含量增多。
（2）隨著固溶溫度的升高，合金的室溫抗拉強度增加，但增加的幅度不大，而延伸率則略有降低。
?（3）固溶750℃/1h，空冷+時效540℃/4h，爐冷處理后合金的強度最高，強度與塑性匹配較好。與750℃固溶處理相比，合金的強度顯著提高。固溶930℃/1h，空冷+時效540℃/4h，爐冷處理后合金的強度、塑性與930℃固溶處理的相當(dāng)。而固溶950℃/1h，空冷+時效540℃/4h，爐冷處理后合金的強度比950℃固溶處理的低，而塑性則略高。固溶+時效熱處理后，隨固溶溫度升高，板材的強度和延伸率均呈下降趨勢，但均滿足GB/T3621-2007標(biāo)準(zhǔn)要求。
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