超低间隙TC4钛合金形变热处理工艺
发布时间：2020-03-04 16:53
【摘要】：实验用TC4ELI铸锭,经过开坯、锻造、轧制为鐖18 mm的棒材,轧制变形量为91.6%;轧制后进行淬火,淬火温度为830℃,最后对淬火后材料进行温度为650℃、750℃,时间为1 h、2 h的热处理实验。结果表明:淬火后TC4ELI钛合金的抗拉强度最高,达到1064 MPa,此时材料的屈强比只有0.79。XRD结果表明,淬火后β相发生了马氏体转变,提高了材料的强度;在拉伸过程中,亚稳定的转变组织由于应变引起的转变,使材料均匀伸长率提高,增大了抗拉强度与屈服强度的比值。采用轧制(变形量为91.6%)+淬火(830℃)+650℃×1 h的形变热处理工艺后材料的抗拉强度和屈强比分别为1017 MPa和0.94,伸长率为17.5%,综合性能优异。
【图文】：
，91.6%)2Ｒoll(rollingdeformation，91.6%)+quenching(830℃)3Ｒoll(rollingdeformation，91.6%)+quenching(830℃)+650℃×1h4Ｒoll(rollingdeformation，91.6%)+quenching(830℃)+650℃×2h5Ｒoll(rollingdeformation，91.6%)+quenching(830℃)+750℃×1h6Ｒoll(rollingdeformation，91.6%)+quenching(830℃)+750℃×2h利用D8ADVANCEX射线衍射仪进行合金物相检测，，2θ测角范围:30°～90°;拉伸试验使用598X系列材料试验机完成;显微组织分析采用光学显微镜和JSM-6460钨灯丝扫描电镜。2结果与分析2.1显微组织分析图1所示为不同实验方案处理后材料断面显微组织形貌。图1(a)为方案1棒材的显微组织，热轧态棒材组织呈现典型的α+β加工组织，α相由于变形不均匀，呈等轴状和板条状形式存在。图1(b)为方案2棒材的显微组织，轧制后经过淬火的试样断面显微组织晶粒模糊，晶界不清晰，这是因为淬火后，α相不变(图中等轴状α)，只是β转变为α'或α″，或ω或亚稳态β［10］;本实验中，终轧温度较低，淬火温度为830℃，淬火后发生无扩散转变形成(α')马氏体组织;同时，由于温度较低，转变并不完全，同时还存在少量的β相，如图1(d)方案2棒材的扫描电镜图1不同实验方案处理后TC4ELI合金横向显微组织(a)方案1;(b)方案2;(c)方案3;(d)方案2Fig．1MicrostructureofTC4ELIalloyforlongitudinalsectionatdifferentexperimentalscheme(a)No.1(OM);(b)No.2(OM);(c)No.3(OM);(d)No.2(SEM)53
浞?较宽于其他两种状态下的α反射峰。另外，通过对图1(d)中浮凸区域进一步分析(图3)，淬火后组织由α相、马氏体(图3中箭头所指部分)和少量的β相组成;由于β相含量较少，所以在X射线衍射图中没有明显的β相反射峰。2.2应力-应变曲线分析实验对方案1至方案6分别取样做力学性能测试，实验结果如表4所示;应力-应变曲线如图4所示。结果表明，方案2淬火态(830℃)TC4ELI钛合金的抗拉强度最高，达到1064MPa;但是此时材料的屈服强度只有850MPa，屈强比为0.79;这是由于在拉伸过程中，淬火后亚稳定β相中存在着应变引起的图2TC4ELI经不同方式处理后的XＲD图谱Fig．2XＲDpatternsofTC4ELIalloyafterdifferenttreatments图3830℃淬火TC4ELI钛合金扫描电镜组织Fig．3SEMimageofTC4ELIalloyafterwaterquenching表4实验用TC4ELI钛合金的力学性能Table4MechanicalpropertiesofTC4ELItitaniumalloyNo．σ0.2/MPaσs/MPaYieldratioδ/%ψ/%18759780.8913.549284110650.7918.554395610170.9417.553494810080.9417.05259139750.9318.05368989600.9318.052转变，使材料均匀伸长率提高，增大了抗拉强度与屈服强度的比值［13］。屈强比较低的材料容易发生屈服变形，与外科植入物利用钛合金的高强性能相悖。同时，方案1热轧态的材料强度和塑性均较低，抗拉强度为978MPa，伸长率为13.5%。随着退火温度提高和退火时间延长，材料的强度逐渐降低，伸长率缓慢增加。采用方案3的形变热处理工艺可获得较高的强度和屈强比，分别为1017MPa和0.94，伸长率为17.5%，综合性能优越，显微组织为细小等轴α和α+β转变组织(如图1c所示)。高强度TC4ELI钛合金的较佳形变热处54
【图文】：
，91.6%)2Ｒoll(rollingdeformation，91.6%)+quenching(830℃)3Ｒoll(rollingdeformation，91.6%)+quenching(830℃)+650℃×1h4Ｒoll(rollingdeformation，91.6%)+quenching(830℃)+650℃×2h5Ｒoll(rollingdeformation，91.6%)+quenching(830℃)+750℃×1h6Ｒoll(rollingdeformation，91.6%)+quenching(830℃)+750℃×2h利用D8ADVANCEX射线衍射仪进行合金物相检测，，2θ测角范围:30°～90°;拉伸试验使用598X系列材料试验机完成;显微组织分析采用光学显微镜和JSM-6460钨灯丝扫描电镜。2结果与分析2.1显微组织分析图1所示为不同实验方案处理后材料断面显微组织形貌。图1(a)为方案1棒材的显微组织，热轧态棒材组织呈现典型的α+β加工组织，α相由于变形不均匀，呈等轴状和板条状形式存在。图1(b)为方案2棒材的显微组织，轧制后经过淬火的试样断面显微组织晶粒模糊，晶界不清晰，这是因为淬火后，α相不变(图中等轴状α)，只是β转变为α'或α″，或ω或亚稳态β［10］;本实验中，终轧温度较低，淬火温度为830℃，淬火后发生无扩散转变形成(α')马氏体组织;同时，由于温度较低，转变并不完全，同时还存在少量的β相，如图1(d)方案2棒材的扫描电镜图1不同实验方案处理后TC4ELI合金横向显微组织(a)方案1;(b)方案2;(c)方案3;(d)方案2Fig．1MicrostructureofTC4ELIalloyforlongitudinalsectionatdifferentexperimentalscheme(a)No.1(OM);(b)No.2(OM);(c)No.3(OM);(d)No.2(SEM)53
浞?较宽于其他两种状态下的α反射峰。另外，通过对图1(d)中浮凸区域进一步分析(图3)，淬火后组织由α相、马氏体(图3中箭头所指部分)和少量的β相组成;由于β相含量较少，所以在X射线衍射图中没有明显的β相反射峰。2.2应力-应变曲线分析实验对方案1至方案6分别取样做力学性能测试，实验结果如表4所示;应力-应变曲线如图4所示。结果表明，方案2淬火态(830℃)TC4ELI钛合金的抗拉强度最高，达到1064MPa;但是此时材料的屈服强度只有850MPa，屈强比为0.79;这是由于在拉伸过程中，淬火后亚稳定β相中存在着应变引起的图2TC4ELI经不同方式处理后的XＲD图谱Fig．2XＲDpatternsofTC4ELIalloyafterdifferenttreatments图3830℃淬火TC4ELI钛合金扫描电镜组织Fig．3SEMimageofTC4ELIalloyafterwaterquenching表4实验用TC4ELI钛合金的力学性能Table4MechanicalpropertiesofTC4ELItitaniumalloyNo．σ0.2/MPaσs/MPaYieldratioδ/%ψ/%18759780.8913.549284110650.7918.554395610170.9417.553494810080.9417.05259139750.9318.05368989600.9318.052转变，使材料均匀伸长率提高，增大了抗拉强度与屈服强度的比值［13］。屈强比较低的材料容易发生屈服变形，与外科植入物利用钛合金的高强性能相悖。同时，方案1热轧态的材料强度和塑性均较低，抗拉强度为978MPa，伸长率为13.5%。随着退火温度提高和退火时间延长，材料的强度逐渐降低，伸长率缓慢增加。采用方案3的形变热处理工艺可获得较高的强度和屈强比，分别为1017MPa和0.94，伸长率为17.5%，综合性能优越，显微组织为细小等轴α和α+β转变组织(如图1c所示)。高强度TC4ELI钛合金的较佳形变热处54
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本文编号：2584775
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