不同热处理工艺对TC4-DT钛合金棒材组织和性能的影响

发布时间：2019-07-21 11:42

【摘要】：研究了不同热处理工艺对TC4-DT钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明:TC4-DT合金在两相区经过普通退火和再结晶退火后组织发生再结晶,α相尺寸有所增大,具有较好的塑性。经过两相区固溶+时效处理得到双态组织,通过控制固溶时冷却速度及时效温度来调整次生α片层厚度,使得合金强度和断裂韧性得到改善。经单相区固溶水冷得到马氏体组织,随时效温度提高,α片层厚度增加,但析出的次生α相含量减少,导致合金的强度和断裂韧性有所下降。而在单相区固溶空冷+高温时效处理,获得的α片层厚度进一步增大,有助于提高塑性和断裂韧性。采用950℃/1h/WQ+550℃/6h/AC两相区固溶+时效的热处理工艺,可实现合金强度、塑性、韧性的较好匹配,获得优良的综合性能。
【图文】：

径Φ１５０ｍｍ的棒材。合金的化学成分见表１，用金相法测得合金的相变点为（９７３±５）℃。表１ＴＣ４－ＤＴ合金的化学成分（质量分数，％）Ｔａｂｌｅ１ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＴＣ４－ＤＴａｌｌｏｙ（ｗｔ％）ＴｉＡｌＶＦｅＣＮＨＯ基体６．２６４．２７０．０４０．００９０．００５０．００１０．０７８棒材的原始组织如图１所示，为典型的双套组织，分布有大小不一的等轴α相，并伴有部分拉长α相。图１ＴＣ４－ＤＴ合金原始显微组织Ｆｉｇ．１ＯｒｉｇｉｎａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴＣ４－ＤＴａｌｌｏｙ采用箱式电阻炉（控温精度为±５℃）分别对ＴＣ４－ＤＴ钛合金进行不同制度的热处理（见表２），然后在Ｉｎｓｔｒｏｎ１１８５万能力学试验机上进行室温力学性能测试。用ＯＬＹＭＰＵＳＰＭＧ３光学显微镜观察合金的显微组织，金相腐蚀剂中ＨＦ、ＨＮＯ３、Ｈ２Ｏ配比为１∶３∶７。表２ＴＣ４－ＤＴ合金热处理制度Ｔａｂｌｅ２ＨｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｆｏｒＴＣ４－ＤＴａｌｌｏｙＮｏ．ＨｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔＨＴ１７５０℃／２ｈ／ＡＣＨＴ２９２５℃／４ｈ／ＦＣ至７６０℃／ＡＣ至室温ＨＴ３９５０℃／１ｈ／ＡＣ＋５５０℃／６ｈ／ＡＣＨＴ４９５０℃／１ｈ／ＡＣ＋６７５℃／４ｈ／ＡＣＨＴ５９５０℃／１ｈ／ＷＱ＋５５０℃／６ｈ／ＡＣＨＴ６９５０℃／１ｈ／ＷＱ＋６７５℃／４ｈ／ＡＣＨＴ７１０１０℃／３０ｍｉｎ／ＷＱ＋５５０℃／６ｈ／ＡＣＨＴ８１０１０℃／３０ｍｉｎ／ＷＱ

９１０１０℃／３０ｍｉｎＡＣ＋７３０℃／２ｈ／ＡＣ注：ＷＯ－水淬；ＡＣ－空冷２结果与讨论２．１不同热处理制度对ＴＣ４－ＤＴ合金显微组织的影响２．１．１两相区退火对合金显微组织的影响图２（ａ）为ＴＣ４－ＤＴ合金经过７５０℃／２ｈ／ＡＣ普通退火的显微组织，发生部分再结晶，与原始组织相比，α相尺寸有所增大。图２（ｂ）为ＴＣ４－ＤＴ合金经过高温再结晶退火的显微组织，，发生完全再结晶，α相逐渐聚集长大，形成粗大块状α相。图２ＴＣ４－ＤＴ合金在不同退火制度下的显微组织Ｆｉｇ．２ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＴＣ４－ＤＴａｌｌｏｙａｆｔｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｎｅａｌｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔａｔα＋βｐｈａｓｅｆｉｅｌｄ２．１．２两相区固溶＋时效对合金显微组织的影响图３为ＴＣ４－ＤＴ钛合金在两相区经相同温度固溶＋不同温度时效处理后的显微组织，为典型的双态组织，由初生等轴α相＋β转变组织组成。对比图３（ａ）、（ｂ）可见，时效温度对初生α相含量影响不大但会引起次生α相尺寸的变化，随着时效温度的升高，特别是过时效处理后，次生α相尺寸增大比较明显。从图３（ｃ）、（ｄ）可见，当在两相区固溶后采用水冷处理时，初生α相含量变化不大，但尺寸有所减小，β相转变为细小的针状马氏体α′相，在随后的时效过程中转变成次生片状α相，其较图２（ａ）、（ｂ）中的次生α相更细小，且随着时效温度的升高，同样出现次生α相尺寸增大的现象。图３ＴＣ４－ＤＴ合金在两相区固溶＋不同温度时效后的显微组
【作者单位】： 西北工业大学材料学院;西北有色金属研究院;
【基金】：陕西省重点科技创新团队计划(2012KCT-23)
【分类号】：TG166.5;TG146.23

【参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 杨海瑛;陈军;赵永庆;;热处理对TC4-DT钛合金组织性能的影响[J];材料开发与应用;2009年02期

2 李辉;赵永庆;曲恒磊;曾卫东;;损伤容限型TC4-DT合金疲劳裂纹扩展行为研究[J];稀有金属材料与工程;2007年06期

3 费玉环;周廉;曲恒磊;赵永庆;冯亮;;两相区热处理对TC21钛合金显微结构的影响[J];稀有金属材料与工程;2007年11期

4 刘青;薛祥义;付宝全;王一川;;TC4-DT钛合金的热变形行为研究[J];热加工工艺;2009年12期

5 祝力伟;王新南;朱知寿;;不同热处理工艺下TC4-DT钛合金的显微组织及力学性能[J];钛工业进展;2012年01期

6 吕逸帆;张毅;景宝全;吕建军;;固溶时效对TC4ELI钛合金组织和性能的影响[J];中国有色金属学报;2010年S1期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 姚传生;陈铮;王永欣;张静;杜秀娟;陈成;;TC21钛合金的热加工行为研究进展[J];材料导报;2011年23期

2 费玉环;曲恒磊;张廷杰;赵永庆;周廉;;Ti-700合金显微结构的TEM研究[J];稀有金属材料与工程;2008年01期

3 何宜柱;张文学;周红伟;卢亚锋;奚正平;;TC21两相钛合金中斜方马氏体的时效分解[J];稀有金属材料与工程;2012年05期

4 王晓晨;郭鸿镇;石志峰;王彦伟;姚泽坤;;损伤容限型钛合金的等温锻造温度研究[J];锻压技术;2010年01期

5 段园培;李萍;薛克敏;甘国强;曹婷婷;;TB8钛合金固溶组织研究及神经网络预测[J];稀有金属材料与工程;2012年08期

6 张永强;郭鸿镇;刘瑞;王涛;赵张龙;姚泽坤;;TC18合金β相区等温锻造显微组织和力学性能[J];稀有金属材料与工程;2013年03期

7 唐波;唐斌;李金山;张丰收;杨冠军;;基于模糊神经网络的TC4-DT钛合金高温变形本构关系模型(英文)[J];稀有金属材料与工程;2013年07期

8 刘金豪;刘建生;熊运森;何文武;张鹏;刘学敏;;TC4-DT钛合金的热变形行为研究及加工图[J];稀有金属材料与工程;2013年08期

9 刘婉颖;朱毅科;林元华;邵登全;施太和;吴俊杰;;热处理对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响[J];材料导报;2013年18期

10 黄德明;梁盛隆;唐静;杨雄飞;蒋仁贵;;不同热处理制度下TC4合金棒材的组织与性能[J];钢铁钒钛;2014年05期

相关会议论文 前3条

1 侯智敏;毛小南;雷文光;卢亚锋;张鹏省;韩栋;;固溶处理对近β锻TC21合金组织的影响[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（下册）[C];2010年

2 高祥熙;梁菁;史亦韦;杨平华;李治国;;钛合金电子束焊缝的超声多区聚焦检测[A];第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集[C];2013年

3 邓云华;关桥;吴冰;王西昌;;钛合金电子束热自压连接及其接头组织与力学性能[A];中国机械工程学会焊接学会第十八次全国焊接学术会议论文集——S02高能束及特种焊接[C];2013年

相关博士学位论文 前5条

1 宫旭辉;高温环境下α+β钛合金的动态拉伸力学行为—测试、分析与表征[D];中国科学技术大学;2010年

2 芦伟;厚壁钛合金电子束焊接接头断裂安全评定方法研究[D];北京工业大学;2013年

3 许艳飞;新型医用β钛合金的设计、制备及其固溶时效行为[D];中南大学;2012年

4 彭小娜;损伤容限型TC4-DT合金锻件组织性能控制研究[D];西北工业大学;2014年

5 王世清;异种钛合金电子束焊接和真空热处理研究[D];西北工业大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 王志辉;Ti62421s高温钛合金组织性能的研究[D];中南大学;2010年

2 蔺海;加工工艺对TC4-DT合金板材疲劳性能收敛性的影响[D];西安建筑科技大学;2011年

3 赵建国;TC21合金的热变形行为及其组织演变[D];大连理工大学;2008年

4 刘波;TC21细晶钛合金超塑性变形行为与断裂特征[D];大连理工大学;2008年

5 刘斌;熔合线含缺陷焊接接头损伤行为的研究[D];西安理工大学;2008年

6 杨勇;细晶钛合金超塑性扩散连接的微观组织及元素扩散行为[D];大连理工大学;2009年

7 李培峰;TC11钛合金热变形行为研究[D];东北大学;2010年

8 凌志伟;TC21合金的超塑行为及形变热处理后的组织特征[D];南昌航空大学;2013年

9 王政;超塑成形及热处理对TC4-DT钛合金组织演变的影响[D];南昌航空大学;2012年

10 李静;损伤容限型钛合金TC21的本构关系及其热加工图研究[D];南昌航空大学;2014年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 袁鸿;余槐;王金雪;王新南;朱知寿;李晓红;;TC4-DT钛合金电子束焊接接头的损伤容限性能[J];材料工程;2007年08期

2 王树谦,王克光,张廷杰,黄汉良;高TcY-Ba-Cu-O超导材料物相转变过程的研究[J];稀有金属材料与工程;1989年02期

3 郭鸿镇;张维;赵张龙;姚泽坤;虢迎光;王保善;赵永庆;曲恒磊;;TC21新型钛合金的超塑性拉伸行为及组织演化[J];稀有金属材料与工程;2005年12期

4 李辉;赵永庆;曲恒磊;曾卫东;;损伤容限型TC4-DT合金疲劳裂纹扩展行为研究[J];稀有金属材料与工程;2007年06期

5 王洋;尤逢海;朱景川;来忠红;刘勇;;TA15合金热变形行为研究[J];机械工程材料;2006年11期

6 冯亮,曲恒磊,赵永庆,李辉,张颖楠,曾卫东;TC21合金的高温变形行为[J];航空材料学报;2004年04期

7 刘杰;李落星;李光耀;钟志华;;AZ61镁合金高温变形应力修正及本构方程的建立[J];热加工工艺;2007年17期

8 张旺峰,曹春晓,李兴无,马济民,朱知寿;加载方式与初生α相对钛合金裂纹扩展行为的影响[J];钛工业进展;2004年04期

9 朱知寿;马少俊;王新南;童路;吴学仁;赵永庆;曲恒磊;;TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究[J];钛工业进展;2005年06期

10 张延生;胡洋海;马英;徐祝萍;;热处理对Ti-6Al-4V棒材固溶时效性能的影响[J];钛工业进展;2005年06期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郁龙贵;热处理工艺对纯铁磁性能的影响[J];物理测试;2002年06期

2 余竞成;热作模热处理工艺的探讨[J];机械工人(热加工);2003年08期

3 高贤明;牛超;;去氢热处理工艺研究[J];东方电机;2007年01期

4 丁丽锋;方顺发;袁达;宋帆;;GX12CrMoWVNbN10-1-1钢的热处理工艺试验[J];热力透平;2008年04期

5 王永军;段永恩;孟焕紫;路振英;;小冷辊坯锻后热处理工艺优化[J];锻压技术;2008年05期

6 王智勇;程俊景;张亭亭;;微型单滚道台阶轴的热处理工艺[J];轴承;2011年11期

7 魏玉鹏;;冷轧带钢热处理工艺的研究与实践[J];科技创新与应用;2012年20期

8 曲以权;碳工钢收割机动刀片的热处理工艺试验及质量分析[J];粮油加工与食品机械;1978年08期

9 唐继绪;欧金玉;;新型高速钢W_6MO_5Cr_4V_2Al热处理工艺研究[J];特殊钢;1980年02期

10

本文编号：2517158