TA18鈦合金熱處理工藝探究范文

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摘要:采用常規(guī)熱連軋工藝制備的ta18鈦合金帶卷具有典型軋態(tài)組織特征，組織取向性明顯，其性能不能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。為此，借鑒板材生產(chǎn)經(jīng)驗，選擇600～800℃溫度范圍對7.0mm厚的熱軋態(tài)TA18鈦合金帶卷樣品進(jìn)行退火處理，考察退火溫度、保溫時間對樣品組織與性能的影響，從而優(yōu)選出合適的熱處理工藝。從實驗結(jié)果來看，600℃退火后材料的組織和性能與熱軋態(tài)基本無差異，隨著退火溫度的升高，材料逐步發(fā)生再結(jié)晶，塑性指標(biāo)得到提升，其中按照750℃×60min/AC制度進(jìn)行退火，可獲得較佳的力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞:TA18鈦合金;熱處理;顯微組織;力學(xué)性能

引言

鈦及鈦合金因其優(yōu)異的耐蝕性能和高的比強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、電力、醫(yī)療、體育休閑等領(lǐng)域［1－2］。應(yīng)用牌號上，除純鈦外，各種低、中、高強(qiáng)度鈦合金也有一定比例的應(yīng)用，TA18鈦合金就是其中一種［3－4］。TA18鈦合金在ASTMB265標(biāo)準(zhǔn)中對應(yīng)牌號為Gr.9，是一種具有中等強(qiáng)度的鈦合金，在國內(nèi)也常被稱為半TC4，主要以管材形式用作航空壓力管道，也有部分以板材形式用于防務(wù)等領(lǐng)域［5－6］，但目前鮮有該合金帶材制備工藝及熱處理工藝的相關(guān)報道。本研究以TA18鈦合金熱軋帶卷為原料，借鑒板材和管材生產(chǎn)經(jīng)驗［7－9］，研究熱處理制度對其組織和性能的影響，以確定合適的熱處理工藝，旨在為工業(yè)化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1實驗

1.1實驗材料實驗選擇

經(jīng)三次自耗電弧熔煉獲得的TA18鈦合金鑄錠，其化學(xué)成分如表1所示。鑄錠經(jīng)鍛造、熱連軋后獲得熱軋帶卷，厚度為7.0mm，其顯微組織及力學(xué)性能如圖1、表2所示。從圖1可以看出，TA18鈦合金帶卷經(jīng)軋制后獲得了典型的軋態(tài)組織，視場內(nèi)組織呈條帶狀分布，取向明顯。從表2可看出，熱軋態(tài)TA18鈦合金帶卷強(qiáng)度較高，縱向、橫向性能存在差異且縱向強(qiáng)度較低、塑性較高，其中橫向塑性指標(biāo)未能達(dá)到ASTMB265標(biāo)準(zhǔn)要求(縱向≥12%，橫向≥8%)。

1.2熱處理

采用FR-1236馬弗爐進(jìn)行熱處理，該爐控溫精度為±5℃。將熱軋TA18鈦合金帶卷開平后取樣，分別在600、650、700、750、800℃下進(jìn)行熱處理，保溫時間為30min，空冷。采用金相顯微鏡觀察熱處理后試樣的顯微組織，并檢測力學(xué)性能。依據(jù)檢測結(jié)果選出合適的熱處理溫度，并將樣品在該溫度下分別保溫30、60、120min，空冷。隨后觀察熱處理后試樣的顯微組織，并檢測其力學(xué)性能。

2結(jié)果與討論

2.1熱處理溫度對組織和性能的影響

TA18鈦合金帶卷樣品在600、650、700、750、800℃下保溫30min空冷后的顯微組織和力學(xué)性能如圖2和表3所示。從圖2可以看出，當(dāng)退火溫度為600℃時，試樣的組織與熱軋軋態(tài)基本無區(qū)別。隨著溫度的升高，出現(xiàn)了回復(fù)和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變，其中650℃時，縱向組織出現(xiàn)回復(fù)特征，橫向組織出現(xiàn)細(xì)小的再結(jié)晶晶粒。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高至750℃時，縱向組織實現(xiàn)再結(jié)晶，橫向組織中晶粒逐步長大。當(dāng)溫度達(dá)到800℃時，橫向與縱向的晶粒進(jìn)一步長大，且開始呈現(xiàn)不均勻長大現(xiàn)象。與此同時，隨著溫度的升高，樣品的塑性逐步升高，強(qiáng)度逐步降低。

2.2保溫時間對組織和性能的影響

根據(jù)熱處理試驗結(jié)果，選擇合適的退火溫度為750℃。將TA18鈦合金帶卷樣品在750℃下保溫60、120min后，其顯微組織和力學(xué)性能見圖3和表4。從圖3可以看出，當(dāng)保溫時間為60min時，晶粒細(xì)小均勻，此時材料的塑性達(dá)到較高水平。當(dāng)保溫時間增加到120min時，晶粒粗大且不均勻，延伸率降低(見表4)。

3結(jié)論

(1)當(dāng)退火時間為30min時，隨著退火溫度的升高，TA18鈦合金帶卷在650℃出現(xiàn)橫向組織再結(jié)晶，700℃時出現(xiàn)縱向組織再結(jié)晶。隨著溫度的升高，晶粒尺寸逐步增加。(2)TA18鈦合金熱軋帶卷在750℃×60min/AC條件下熱處理，可獲得較佳的力學(xué)性能。

參考文獻(xiàn)

［1］莫依謝耶夫．鈦合金在俄羅斯飛機(jī)及航空航天上的應(yīng)用［M］．董寶明，張勝，郭德倫，等譯．北京:航空工業(yè)出版社，2008．

［2］趙永慶，陳永楠，張學(xué)敏，等．鈦合金相變及熱處理［M］．長沙:中南大學(xué)出版社，2012．

［3］楊建朝，席錦會，楊亞社，等．航空航天用TA18鈦合金管材的研發(fā)及應(yīng)用［J］．鈦工業(yè)進(jìn)展，2014，31(4):6－10．

［4］張旺峰，張暉，顏孟奇，等．飛機(jī)液壓系統(tǒng)用TA18鈦合金管材性能特殊性研究［J］．鈦工業(yè)進(jìn)展，2018，35(4):22－25．

［5］李永林，朱寶輝，王培軍，等．石油行業(yè)用TA18鈦合金厚壁管材的研制［J］．鈦工業(yè)進(jìn)展，2013，30(2):28－31．

［6］WoodRA，F(xiàn)avorRJ．鈦合金手冊［M］．劉靜安，吳煌良，姚毅中，譯．重慶:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社重慶分社，1983．

［7］南莉，楊亞社，齊元昊，等．航空用高強(qiáng)TA18鈦合金管材的軋制工藝［J］．稀有金屬材料與工程，2013，42(1):166－169．

［8］張亞峰，于振濤，余森，等．航空用TA18合金管材熱處理工藝研究［J］．熱加工工藝，2014，43(16):159－161．

［9］楊亞社，楊永福，羅登超，等．航空用TA18管材加工工藝研究［J］．稀有金屬材料與工程，2013，42(3):625－628．

作者：劉正喬 江彪 單位：湖南湘投金天鈦金屬股份有限公司