TB6钛合金β热处理晶粒生长及片层转变行为

发布时间：2020-04-17 13:25

【摘要】：研究了TB6钛合金β热处理过程中的β晶粒生长及片层结构形成。结果表明,TB6钛合金经β固溶后随不同冷速形成全β组织和(α+β)片状组织。淬火形成的全β组织β晶界平直,晶粒呈等轴状。缓冷下形成的片状组织中原始β晶粒内包含多个α集束,集束间取向各异,集束内α片彼此平行。β晶粒尺寸随保温时间和加热温度增加而增加。β晶粒尺寸与保温时间满足幂函数关系。随冷却速度降低,片层厚度基本呈线性增加,而集束尺寸先快速增加,后增加缓慢。
【图文】：

原始组织,钛合金

第4期邬桑等:TB6钛合金β热处理晶粒生长及片层转变行为1实验材料和方法实验材料为经(α+β)两相区锻造的TB6合金棒材。其名义化学成分(质量分数，%)为:V-10，Fe-2，Al-3，余量为Ti。如图1所示，原始组织是(α+β)混合组织，白色部分为α相，初生的α相弥散于β基体上。金相法测得合金的β相变点温度为790℃。图1锻态TB6钛合金原始组织Fig．1As-forgedmicrostructureofTB6titaniumalloy将材料切成边长为15mm的立方体小块进行热处理实验。实验包含以下部分:①为考察保温时间对β晶粒尺寸的影响，将合金加热至温度为830℃，分别保温5、25、45和65min，水淬;②为考察加热温度对β晶粒尺寸的影响，将合金加热至640、690、740、790、840、890和940℃，保温25min，水淬;③为考察片状组织的转变行为和规律，将合金加热至温度840℃，并保温5min，以水冷和冷却速度为0.9、0.6和0.5℃/min的冷却速度进行冷却。热处理后试样经机械研磨、抛光及侵蚀制成金相试样，侵蚀剂为:HF∶HNO3∶H2O=1∶3∶7。显微组织观察及分析在TG3000型光学显微分析系统上进行。2实验结果实验观察到，TB6钛合金在β相变点以上温度热处理，经不同冷速会出现两种转变组织:全β组织和(α+β)片状组织，如图2所示。TB6钛合金经固溶淬火后组织为全β组织，经固溶缓冷后组织为(α+β)两相组织，未出现马氏体，也即未发生β相向马氏体转变。这是由于TB6钛合金β相条件稳定系数Kβ为1.06，，超过1.0，其马氏体开始转变温度在室温以下，故合金经固溶淬火后获得全β组织［14］。组织中β晶界平直，晶粒呈等轴状(见图2a)。图2(b)为合金经固溶缓冷后获得的片状组织。组织中原始β晶界清晰可见，原始β晶粒内可形成多个α集束，集束间取向各异，集束内α片彼此平

冷速,钛合金,固溶,显微组织

金经固溶缓冷后获得的片状组织。组织中原始β晶界清晰可见，原始β晶粒内可形成多个α集束，集束间取向各异，集束内α片彼此平行。为考察TB6钛合金在β相区以上温度加热条件下的β晶粒生长情况，图3给出了该合金经不同加热温度和保温时间后的显微组织。可见，加热温度和保温时间对β晶粒尺寸具有显著影响。随加热温度升高，β晶粒尺寸明显增加。在相同保温时间为25min时，合金加热温度为830℃时，β晶粒尺寸约为214μm;增加加热温度至940℃时，β晶粒尺寸增加至约为430.3μm。保温时间也对β晶粒生长产生促进作用。图2TB6钛合金固溶后经不同冷速下的显微组织Fig．2MicrostructureofTB6titaniumalloyatdifferentcoolingratesaftersolidsolutiontreatment(a)quenchingand(b)slowcooling在相同加热温度830℃时，合金保温时间为45min时，β晶粒尺寸约为243μm;增大保温时间为65min时，原始晶粒β晶粒发生长大，与保温时间为5min时相比，晶粒尺寸进一步增大，尺寸约为246μm。因此，加热温度和保温时间是影响β晶粒尺寸的两个重要参量。图4为锻态TB6钛合金经不同冷却速度下的显微组织。可见，合金在缓冷过程中α相自高温β相中不断析出，形成(α+β)片层组织，但原始β晶界并未消失，依稀可见。冷却速度对片层结构特征产生决定性影响。当合金冷速为0.9℃/min时(见图4b)，合金已经完全转变成片状组织。冷速相对较大，片层21

【参考文献】