固溶时效处理对TC6合金组织与性能的影响
发布时间：2021-02-09 14:19
采用OM、SEM、XRD、维氏硬度以及力学性能测试等方法,研究了固溶时效处理对TC6合金显微组织、相结构以及力学性能的影响。结果表明:TC6合金经过900℃固溶处理后,合金由片层α相、针状马氏体α’相以及β相组成;而经过1000℃固溶处理后,合金主要由针状α’马氏体相和β相组成。对不同固溶温度下的合金样品进行时效处理,针状α’马氏体相完全分解为α相和β相。并且随着时效温度升高,β相的相对含量逐渐增大。通过对比,TC6合金经过900℃固溶后在500℃下进行时效处理后综合力学性能达到最佳,此时的抗压强度和屈服强度为2000 MPa、1061 MPa,硬度值为499 HV0.2。
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(07)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
TC6合金经1000℃固溶处理后在不同温度进行时效后的显微组织
图1是TC6合金锻造态和固溶态的XRD图谱。从图1可以看出，锻造态合金相由初生α相和β相组成;TC6合金在900℃固溶处理水冷(WC)后，合金的相主要由α/α"相和β相组成，即α+β→α+α"+β，这是由于合金在双相区900℃固溶后水冷，固溶温度较高，使得马氏体相变所需的驱动力提高，促使合金中的部分初生α相经高温加热转变为亚稳定β相，但由于冷却速度过快，部分亚稳定β相转变为马氏体α"相，从900℃固溶的XRD图谱也可看出，α相的(002)面衍射峰强度增加。当合金的固溶温度由双相区900℃升高到单相区1000℃时，合金主要由α"相和β相组成，在合金的β单相区固溶水冷，由于固溶温度过高且冷却速度快，因此在转变过程中形成α"马氏体相。从1000℃固溶XRD图谱可看出，α相的(002)面衍射峰强度增加，而β相的(200)面衍射峰强度降低。图2为TC6合金锻造态、900℃和1000℃固溶水冷后的显微组织。TC6合金的原始组织为双态组织，由初生α相和β相组成，这与X射线衍射结果一致，从图2(a)中可看出原始组织晶粒细小且分布均匀。图2(b)为TC6合金在α+β双相区900℃固溶处理后的显微组织，在双相区固溶水冷时，合金中的α相随着温度的升高会转变为β相，但经过快速冷却，β相会形成过饱和的α固溶体，即α"马氏体相，呈现为针状。由于转变的不完全性，有少量的β相残留下来。在图2(b)中可看出，β晶界增多，这是由于在α+β双相区固溶处理时，部分初生α相经高温转变为亚稳定β相，高温情况下形成的β相以较快的冷却速度冷却至室温，有少量的β相保留到室温形成残留的β相，使得β晶界增多。图2(c)为TC6合金在β单相区1000℃固溶处理后的显微组织，由于固溶处理在β单相区进行，发生马氏体转变，β相会形成α"马氏体相，呈现为针状，并且在β晶粒周围出现α"相的集束。在组织中只有α"相和β相，这与X射线衍射结果一致，但由于固溶温度过高，使得合金中的晶粒尺寸增大。
图2为TC6合金锻造态、900℃和1000℃固溶水冷后的显微组织。TC6合金的原始组织为双态组织，由初生α相和β相组成，这与X射线衍射结果一致，从图2(a)中可看出原始组织晶粒细小且分布均匀。图2(b)为TC6合金在α+β双相区900℃固溶处理后的显微组织，在双相区固溶水冷时，合金中的α相随着温度的升高会转变为β相，但经过快速冷却，β相会形成过饱和的α固溶体，即α"马氏体相，呈现为针状。由于转变的不完全性，有少量的β相残留下来。在图2(b)中可看出，β晶界增多，这是由于在α+β双相区固溶处理时，部分初生α相经高温转变为亚稳定β相，高温情况下形成的β相以较快的冷却速度冷却至室温，有少量的β相保留到室温形成残留的β相，使得β晶界增多。图2(c)为TC6合金在β单相区1000℃固溶处理后的显微组织，由于固溶处理在β单相区进行，发生马氏体转变，β相会形成α"马氏体相，呈现为针状，并且在β晶粒周围出现α"相的集束。在组织中只有α"相和β相，这与X射线衍射结果一致，但由于固溶温度过高，使得合金中的晶粒尺寸增大。图3为TC6合金经900℃和1000℃固溶处理后，在不同时效温度处理的XRD图谱。由XRD图谱可以看出，经900℃固溶处理的样品在不同温度时效后，合金由密排六方结构的α相和体心立方结构的β相组成，没有发现其他的相形成，如图3(a)所示。结合图1可知，此时的相变过程为α+α"+β(亚稳)→α+β。同时随着时效温度的升高，β相(110)晶面的衍射峰强度随之升高，表明β相的相对含量亦随之增加。而经过1000℃固溶处理后，样品在不同温度时效处理后，合金中主要有α相和β相组成，同样β相(110)、(200)晶面的衍射峰强度随时效温度的升高而增加，β相的相对含量增多，如图3(b)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]退火工艺对TC6钛合金棒材显微组织和力学性能的影响[J]. 雷晓飞,董利民,张志强,巴宏波,王海忠,杨锐. 稀有金属材料与工程. 2017(S1)
[2]钛合金的应用进展[J]. 原国森,兖利鹏,韩艳艳. 热加工工艺. 2017(04)
[3]低成本TC4钛合金板材的组织和性能[J]. 冯秋元,张磊,庞洪,张平辉,佟学文,王鼎春,高颀. 金属热处理. 2016(06)
[4]TC4钛合金的显微组织及其抗冲击韧性[J]. 刘建强. 热加工工艺. 2013(12)
[5]α+β钛合金微观组织对强韧性的影响概述[J]. 邵晖,赵永庆,曾卫东,葛鹏,杨义. 稀有金属材料与工程. 2012(07)
[6]等温锻造对TC6钛合金组织和性能的影响[J]. 东赟鹏,李惠曲,王淑云,姜涛. 新技术新工艺. 2009(07)
[7]TC6钛合金棒材热处理工艺研究[J]. 朱知寿,王庆如,周宇,王新南. 航空材料学报. 2004(05)
[8]热处理制度对TC6钛合金显微组织的影响[J]. 熊爱明,黄维超,陈胜晖,林海,李淼泉. 中国有色金属学报. 2002(S1)
本文编号：3025766
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(07)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
TC6合金经1000℃固溶处理后在不同温度进行时效后的显微组织
图1是TC6合金锻造态和固溶态的XRD图谱。从图1可以看出，锻造态合金相由初生α相和β相组成;TC6合金在900℃固溶处理水冷(WC)后，合金的相主要由α/α"相和β相组成，即α+β→α+α"+β，这是由于合金在双相区900℃固溶后水冷，固溶温度较高，使得马氏体相变所需的驱动力提高，促使合金中的部分初生α相经高温加热转变为亚稳定β相，但由于冷却速度过快，部分亚稳定β相转变为马氏体α"相，从900℃固溶的XRD图谱也可看出，α相的(002)面衍射峰强度增加。当合金的固溶温度由双相区900℃升高到单相区1000℃时，合金主要由α"相和β相组成，在合金的β单相区固溶水冷，由于固溶温度过高且冷却速度快，因此在转变过程中形成α"马氏体相。从1000℃固溶XRD图谱可看出，α相的(002)面衍射峰强度增加，而β相的(200)面衍射峰强度降低。图2为TC6合金锻造态、900℃和1000℃固溶水冷后的显微组织。TC6合金的原始组织为双态组织，由初生α相和β相组成，这与X射线衍射结果一致，从图2(a)中可看出原始组织晶粒细小且分布均匀。图2(b)为TC6合金在α+β双相区900℃固溶处理后的显微组织，在双相区固溶水冷时，合金中的α相随着温度的升高会转变为β相，但经过快速冷却，β相会形成过饱和的α固溶体，即α"马氏体相，呈现为针状。由于转变的不完全性，有少量的β相残留下来。在图2(b)中可看出，β晶界增多，这是由于在α+β双相区固溶处理时，部分初生α相经高温转变为亚稳定β相，高温情况下形成的β相以较快的冷却速度冷却至室温，有少量的β相保留到室温形成残留的β相，使得β晶界增多。图2(c)为TC6合金在β单相区1000℃固溶处理后的显微组织，由于固溶处理在β单相区进行，发生马氏体转变，β相会形成α"马氏体相，呈现为针状，并且在β晶粒周围出现α"相的集束。在组织中只有α"相和β相，这与X射线衍射结果一致，但由于固溶温度过高，使得合金中的晶粒尺寸增大。
图2为TC6合金锻造态、900℃和1000℃固溶水冷后的显微组织。TC6合金的原始组织为双态组织，由初生α相和β相组成，这与X射线衍射结果一致，从图2(a)中可看出原始组织晶粒细小且分布均匀。图2(b)为TC6合金在α+β双相区900℃固溶处理后的显微组织，在双相区固溶水冷时，合金中的α相随着温度的升高会转变为β相，但经过快速冷却，β相会形成过饱和的α固溶体，即α"马氏体相，呈现为针状。由于转变的不完全性，有少量的β相残留下来。在图2(b)中可看出，β晶界增多，这是由于在α+β双相区固溶处理时，部分初生α相经高温转变为亚稳定β相，高温情况下形成的β相以较快的冷却速度冷却至室温，有少量的β相保留到室温形成残留的β相，使得β晶界增多。图2(c)为TC6合金在β单相区1000℃固溶处理后的显微组织，由于固溶处理在β单相区进行，发生马氏体转变，β相会形成α"马氏体相，呈现为针状，并且在β晶粒周围出现α"相的集束。在组织中只有α"相和β相，这与X射线衍射结果一致，但由于固溶温度过高，使得合金中的晶粒尺寸增大。图3为TC6合金经900℃和1000℃固溶处理后，在不同时效温度处理的XRD图谱。由XRD图谱可以看出，经900℃固溶处理的样品在不同温度时效后，合金由密排六方结构的α相和体心立方结构的β相组成，没有发现其他的相形成，如图3(a)所示。结合图1可知，此时的相变过程为α+α"+β(亚稳)→α+β。同时随着时效温度的升高，β相(110)晶面的衍射峰强度随之升高，表明β相的相对含量亦随之增加。而经过1000℃固溶处理后，样品在不同温度时效处理后，合金中主要有α相和β相组成，同样β相(110)、(200)晶面的衍射峰强度随时效温度的升高而增加，β相的相对含量增多，如图3(b)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]退火工艺对TC6钛合金棒材显微组织和力学性能的影响[J]. 雷晓飞,董利民,张志强,巴宏波,王海忠,杨锐. 稀有金属材料与工程. 2017(S1)
[2]钛合金的应用进展[J]. 原国森,兖利鹏,韩艳艳. 热加工工艺. 2017(04)
[3]低成本TC4钛合金板材的组织和性能[J]. 冯秋元,张磊,庞洪,张平辉,佟学文,王鼎春,高颀. 金属热处理. 2016(06)
[4]TC4钛合金的显微组织及其抗冲击韧性[J]. 刘建强. 热加工工艺. 2013(12)
[5]α+β钛合金微观组织对强韧性的影响概述[J]. 邵晖,赵永庆,曾卫东,葛鹏,杨义. 稀有金属材料与工程. 2012(07)
[6]等温锻造对TC6钛合金组织和性能的影响[J]. 东赟鹏,李惠曲,王淑云,姜涛. 新技术新工艺. 2009(07)
[7]TC6钛合金棒材热处理工艺研究[J]. 朱知寿,王庆如,周宇,王新南. 航空材料学报. 2004(05)
[8]热处理制度对TC6钛合金显微组织的影响[J]. 熊爱明,黄维超,陈胜晖,林海,李淼泉. 中国有色金属学报. 2002(S1)
本文编号：3025766
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