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TC4鈦合金板材真空退火工藝研究
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-11-09
TC4鈦合金含有6%α穩定元素Al和4%β穩定元素V，屬于Ti-Al-V系典型的α+β型鈦合金。該合金約占鈦合金系列市場用量的40%，冷加工難度很大，主要原因是該合金塑性差，屈強比高，而其力學性能和使用性能在很大程度上取決于顯微組織，其顯微組織又主要取決于熱處理工藝，所以研究不同的真空退火工藝對性能的影響將對后續加工起到決定性的作用。
? ?TC4鈦合金含有6%α穩定元素Al和4%β穩定元素V，屬于Ti-Al-V系典型的α+β型鈦合金。該合金約占鈦合金系列市場用量的40%，冷加工難度很大，主要原因是該合金塑性差，屈強比高，而其力學性能和使用性能在很大程度上取決于顯微組織，其顯微組織又主要取決于熱處理工藝，所以研究不同的真空退火工藝對性能的影響將對后續加工起到決定性的作用。此外，研究不同真空退火的去氫效果，使鈦合金表面層的含氫量降低到安全濃度，消除產生氫脆的可能性，避免出現加工裂口也很有必要。
將海綿鈦、高純鋁（99.99%）及鋁釩合金按一定比例在真空自耗爐中熔煉。經鍛、軋制成厚3.7mm的半成品板材。
熱加工中加熱溫度為980℃～1020℃。觀察發現經變形率95%的熱變形得到的顯微組織中原始β晶界非常明顯，晶界α相非常明顯，晶內α相呈粗大針狀有規則排列。產生這種組織的主要原因是原始坯料的加熱或變形在β相區進行，或是原始坯料在β相區進行，而在α+β相區變形時，所取的變形量較小所致。晶界α是晶界上α相因變形不足未再結晶遺留下來的，這種組織的塑性差，強度高，必須經中間再結晶退火才能提高其塑性，降低強度，為冷加工創造良好的變形條件。觀察還發現完全變形區的晶粒細小且明顯被拉長。
將原始3.7mm試樣在真空退火爐中退火，選擇塑性性能最差的試樣板材，取4塊試樣。退火制度分別為780℃±2℃、800℃±2℃、820℃±2℃、830℃±2℃，真空度≤0.02Pa，保溫2小時，200℃出爐。出爐后測定室溫拉伸性能及氫含量。試驗結果表明：
（1）退火制度為800℃±2℃，保溫2小時，可以達到較低的屈服強度和最高的塑性性能。
（2）退火制度為800℃±2℃，保溫2小時，能夠得到穩定的α+β相網狀組織。
????（3）按現有真空爐真空度≤0.02Pa，采用800℃±2℃，保溫2小時，氫含量平均較原始試樣降低了0.009%，去氫效果明顯，達到了后續冷加工不會產生氫脆（慢性斷裂）的安全水平。
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