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常規熱處理對TC4鈦合金富氧α層及力學性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-01-14
鈦合金在熱加工或熱處理過程中以及在中高溫使用過程中，會生成富氧α層。氧是重要的α相穩定元素，鈦合金暴露于空氣氣氛中，氧會通過擴散進入合金，引起表面α相數量及硬度的增加。
鈦合金在熱加工或熱處理過程中以及在中高溫使用過程中，會生成富氧α層。氧是重要的α相穩定元素，鈦合金暴露于空氣氣氛中，氧會通過擴散進入合金，引起表面α相數量及硬度的增加。富氧α層的存在通常對鈦合金的使用具有一定危害，因此實際應用中會選擇增加工序將其去除。目前在鈦合金氧化方面的研究主要集中在檢測方法、氧化物數量、氧化增重方面，針對富氧α層的研究并不常見，而富氧層對性能的影響研究則更為罕見。研究富氧α層的生成動力學和熱力學及其對力學性能的影響可以為指定鈦合金熱加工或熱處理及后續工藝提供理論基礎。
材料采用TC4鈦合金，熱軋退火態，合金化學成分（質量分數，%）為6.23A1、2.32V，余量Ti。TC4合金原始組織為雙態組織。熱處理溫度為600～950℃，時間5～180min。加熱條件為空氣氣氛，空冷。試樣尺寸為10mm×10mm×5mm，試樣經拋光腐蝕后進行顯微組織觀察，并進行富氧α層的厚度測量。根據富氧α層厚度和保溫時間、溫度的關系，確定富氧層的生成動力學和熱力學。力學性能測試按GB／T?13239-2006《金屬材料低溫拉伸試驗方法》進行，采用標準拉伸試樣。對拉伸斷口進行掃描電鏡觀察，確定富氧α層對鈦合金拉伸性能的影響。試驗結果如下：
（1）隨保溫溫度升高及保溫時間的增加，TC4鈦合金富氧α層厚度增厚，且TC4鈦合金強度、伸長率及斷面收縮率隨富氧α層厚度的增加而降低。
（2）TC4鈦合金富氧α層的生長動力學曲線呈拋物線形，受氧擴散控制，可用Y=at1／2描述。富氧α層的生成屬于熱激活行為。
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