循環次數對TC4鈦合金組織和力學性能的影響
發布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時間：2016-05-10
鈦合金的魏氏體組織特征為原始粗大的β晶粒的晶界上分布著連續的α網，在β晶粒內分布著片狀的α束域，片狀α之間為層片狀β相。由于魏氏組織中α相和β之間保持嚴格的晶體學位相關系，從而使其組織具有頑強的“遺傳性”，通過常規熱處理和非淬火條件下的循環熱處理很難改善其組織結構。
? ? 鈦合金的魏氏體組織特征為原始粗大的β晶粒的晶界上分布著連續的α網，在β晶粒內分布著片狀的α束域，片狀α之間為層片狀β相。由于魏氏組織中α相和β之間保持嚴格的晶體學位相關系，從而使其組織具有頑強的“遺傳性”，通過常規熱處理和非淬火條件下的循環熱處理很難改善其組織結構。鈦合金中的α β轉變是一個形核和核長大的過程，當兩個同素異構體的比容差別較大時，在相變過程中就會引起體積效應而產生內應力，形成位錯或空位，促使發生再結晶，從而造成α片層組織結構發生變化，甚至變短球化。研究人員通過β區淬火再加α+β區循環熱處理，有效改善了魏氏組織。
試驗材料為某研究院提供的Φ280mm的TC4盤件。通過金相法測得相變點為（985±5）℃，所取試樣均在盤件的1/2圓周上。為獲得試驗所需的魏氏組織，首先將所取得的試樣在β區退火（1020℃×1h，AC），然后將試樣在β區淬火（1020℃×30min，WQ），之后在α+β區960℃×10min 750℃×10min分別循環1次、3次、5次、7次和9次。循環結束后對所有試樣進行雙重退火（940℃×30min，AC+700℃×4h，AC），拉伸試驗在雙重退火后按照GB/T228—2002《金屬拉伸試驗方法》進行；采用GSM6460掃描電鏡對拉伸斷口進行觀察和分析。金相試樣用HF＋HNO3＋H2O（體積比1∶2∶5）腐蝕液侵蝕后，在OLYMPUSPMG3光學顯微鏡下進行顯微組織觀察。研究結果：
（1）在960℃×10min 750℃×10min范圍循環熱處理時，隨著循環次數的增加，TC4合金的強度緩慢降低，塑性增加，在循環9次后，斷面收縮率明顯增加。
（2）隨著熱循環次數的增加，條狀α的長徑比逐漸減小，并出現部分球化。循環9次時，在片狀β基體中析出次生片狀α相。在相同循環次數下，經雙重退火后，條狀α明顯粗化，組織更加穩定。
（3）通過SEM對拉伸端口觀察分析表明：拉伸斷口斷裂形式由未循環時的解理斷裂→解理+韌窩斷裂→韌窩斷裂轉變。
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