由于(α+β)鈦合金能夠通過從固溶處理溫度的快速冷卻和隨后的時(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化,所以合金有可能析出亞穩(wěn)定β、α'、α"和ω相,由此相成分的變化引起力學(xué)性能的變化是眾所周知的。在500~600℃溫度下,通常形成高彌散的三次α相(b3<0.1μm),產(chǎn)生強(qiáng)化作用。根據(jù)從BT3-1(TC6)、BT9(TC11)和BT25y合金獲得的數(shù)據(jù),與退火相比,這種強(qiáng)化處理的有效性反映在至750~800℃的高溫拉伸、至400~500℃的持久強(qiáng)度和蠕變抗力(在450~500℃下t≥500~1000h,如在500℃下則τ≤100~500h)和至500~550℃的疲勞極限(見圖4-48).隨著試驗(yàn)溫度的升高(高于400~500℃)和時(shí)間的延長(zhǎng),熱強(qiáng)性能增加的減緩是由于三次α相顆粒的聚集長(zhǎng)大和在這些溫度下發(fā)生的其他組織變化造成的。因此,針對(duì)長(zhǎng)壽命條件(t≥500~1000h),上述合金的工作溫度在強(qiáng)化熱處理后不應(yīng)超過400~450℃,而在較短的壽命下這些溫度可以提高50~100℃.
固溶處理溫度、隨后的冷卻速度和時(shí)效溫度對(duì)與相成分有關(guān)的組織和力學(xué)性能變化有顯著的影響。用工業(yè)純鈦、TC4、TC6、TC11、BT8和BT25y合金完成的研究工作能夠確定,提高固溶處理溫度和冷卻速度會(huì)導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度、持久強(qiáng)度、蠕變抗力和疲勞極限的不斷提高。加快冷卻時(shí),塑性或者不斷降低(主要在片狀組織情況下),或者按照有最大值的曲線變化(當(dāng)vo=0.3~5.0℃/s時(shí))。斷裂韌性、沖擊韌性和帶應(yīng)力集中試樣的強(qiáng)度極限指標(biāo)的關(guān)系曲線通常具有極值的特征。在上述冷卻速度下出現(xiàn)1000~1200MPa的最大值。
因此,熱處理時(shí),所有研究合金半成品的冷卻必須按規(guī)定的速度進(jìn)行,冷卻速度應(yīng)該根據(jù)所要求的綜合性能、半成品的組織、半成品的截面和形狀來選擇。對(duì)于具有球狀和過渡組織的TC6和BT25y合金,固溶處理后的冷卻速度的最佳值是0.3~1.0℃/s,對(duì)于TC4、TC11和BT8合金是1.0~5.0℃/s.最可取的固溶處理溫度為TB以下20~30℃,最適合的時(shí)效(或穩(wěn)定化退火)溫度是530~570℃.將時(shí)效溫度提高到600~650℃,由于三次α相顆粒的聚集長(zhǎng)大和形成α2相,會(huì)導(dǎo)致各種性能的同時(shí)降低,而將時(shí)效溫度降低到450~500℃則不能消除殘余應(yīng)力。
在選擇熱處理制度時(shí),另一個(gè)必須考慮的重要因素是相應(yīng)鈦合金零件的使用溫度-時(shí)間。上面提到的熱處理制度,對(duì)于超過450~500℃溫度下長(zhǎng)時(shí)間工作可能不是最合理的。因?yàn)楫?dāng)采用這些熱處理制度時(shí),由于析出α2相以及硅化物,這時(shí)熱強(qiáng)合金是熱不穩(wěn)定的。更為平衡的合金狀態(tài)可以確保在上述高溫和長(zhǎng)時(shí)間工作條件下具有更高的綜合性能,從固溶處理溫度緩慢冷卻,提高時(shí)效(或穩(wěn)定化退火)溫度和延長(zhǎng)時(shí)效(穩(wěn)定化退火)時(shí)間有助于獲得更為平衡的合金狀態(tài)。
合金的相成分對(duì)性能與組織類型的關(guān)系同樣有影響,用關(guān)系式K=(ψ球-ψ月)/4球來評(píng)定性能對(duì)組織的敏感系數(shù)的變化可以證實(shí)這種觀點(diǎn)。具有片狀組織的TC6和TC11.合金晶粒度,D等于100μm、200μm.和500μm棒材退火后的K值為0.02、0.10和0.40;而強(qiáng)化熱處理后K值相應(yīng)為0.34、0.45和0.63.這意味著晶粒度大的比晶粒度小的更為敏感,經(jīng)過強(qiáng)化熱處理的半成品組織應(yīng)該比在退火狀態(tài)下半成品組織更為敏感,有更高的要求。例如,為了當(dāng)σb=1100M0MPa時(shí)斷面收縮率y≥20%,TC6和TC11合金片狀組織中β晶粒尺寸不應(yīng)超過400μm和250μm,當(dāng)σ=1200MPa時(shí)相應(yīng)地不應(yīng)超過150μm和100μm,而當(dāng)σ1,=1300MPa時(shí)則完全不允許片狀組織。從引用的數(shù)據(jù)可知,為了確保所研究合金具有高的綜合性能,不僅必須規(guī)定組織類型和組織參數(shù),還應(yīng)規(guī)定它們的相成分。
億沐鑫新材料公司產(chǎn)品分類:鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽(yáng)極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設(shè)備、鈦餅鈦環(huán)、鈦標(biāo)準(zhǔn)件、鈦加工件
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