热处理工艺对Ti80合金棒材组织及性能的影响

采用 三 次 真 空 自耗 电弧 炉熔 炼 的 Ｔ ｉ ８ ０钛 合金 铸 锭， 锭 型直径 为 ｃ ｂ ７ ２ ０ ｍｍ， 其 化学成 分见表 １ 。用 金相 法测 定铸 锭 的 相变 点 为 ９ ９ ０℃～ ９ ９ ５。 Ｃ， 铸锭 开坯 选
用 相 区温 度锻 造 ， 经 多 火 次 的 中间 锻 造制 成 一定 尺 寸 的坯料 ， 最 终在 两相 区锻制 成棒材 、 饼材 和锻件 。
１ ． ２ 实 验 方 法
对锻 件试 样 进 行 以 下 ４种 热 处 理 ： ①８ ０ ０℃／ ６ ０ ｍｉ ｎ ， ＡＣ （ 即 ８ ６ ０ ℃保 温 ６ ０ ｍｉ ｎ ， 空冷 ） ； ②８ ２ ５℃／ ６ ０ ｍｉ ｎ ， ＡＣ， ③８ ５ ０ ℃／ ６ ０ ｍｉ ｎ ， ＡＣ； ④９ ０ ０ ℃／ ６ ０ ｍｉ ｎ ，
０ ． ０ ０ ２
０ ． ０ ０ ４
＜Ｏ ． ０ ０ １
０ ． ０ ０ ２
０ ． ０ ６
０ ． ０ ７
２ 结 果 和 分 析
２ ． １ 显 微 组 织
初 生 ａ相 和条 状 ｐ转 变组 织 构 成 的 等 轴组 织 ， 即 ａ等
初＋ 转变组 织 。ａ相 呈 椭球 状 和 短 条 状 ， 大 小 均匀 ，
１ 实验 １ ． １ 实 验 材 料
随着 Ｔｉ ８ ０钛 合金 在船 舶 、 石油工 业 中的应用 日益 广泛 ， 其 半成 品 的品种 不断 增加 （ 如棒 材 、 板材、 饼 材 和 锻件 等 ） ， 并 且 制 造 工 艺 也 趋 于 多 样 化 。Ｔｉ ８ ０合 金 名 义成 分 为 ｒ ｎ一６ Ａｌ 一３ Ｎｂ 一２ ｚ ｒ —Ｍｏ ， 是一种 近 ｄ型钛 合金 ， 靠 ａ稳定 元 素 （ Ａ１ ） 、 中性元 素 ｚ ｒ和少 量 ８ 稳 定 元素 （ Ｍｏ 、 Ｎｂ ） 来 强化 合金 。其 密度 比钢小 ５ ６ ， 强度 质量 比比钢 提 高 约 ４ Ｏ ， 由 于具 有 比强 度 高 、 耐 海 水 及其 他介 质腐 蚀 性 能好 、 抗 疲 劳性 能 好 、 无低 温 脆 性 、 无磁 、 焊 接性 能优 良等 特点 ， 与 Ｔｉ 一６ Ａｌ 一４ ｖ （ Ｅ Ｌ Ｉ ） 相 比， 综 合 性能 更优 ， 可 用 于 制 造 高压 容 器 、 深 潜器 的耐
８ ２ ５℃ 保 温 １ ｈ ～２ ｈ空冷 热处 理 制 度 ，可 以获 得 最 佳 力 学 性 能 。
关 键 词 ：Ｔｉ ８ ０合 金 ； 热 处 理 ； 显微 组 织 ； 性 能
中 图分 类 号 ：ＴＧ１ ４ ６ ． ２ ３
文献 标 识 码 ：Ａ
Ｏ 引 言
能 的研究 ， 以获得 最佳 组织 和力 学性能 ， 为棒材 等半成 品 的热 处理提 供理 论 和实践 依据 。
压壳 体 、 船舶 焊接 结构 件等 ［ １ ］ 。
该合 金具有 难变形 、 组 织 均 匀 性 不 易 控 制 等 特 点［ ２ ］ ， 因 此造成 了其 力学 性 能不够 稳定 ， 本 文针 对这 一 点对 Ｔｉ ８ ０合金 棒 材进 行 不 同热 处 理工 艺 下 组织 和性
Ａｌ Ｎｂ Ｚ ｒ Ｍ０ Ｆｅ
第 ２期 （ 总第 １ ７ ７期 ）
２ ０ １ ３年 ４月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴ（ ） Ｍ ＡＴＩ （ ） Ｎ
ＮＯ ． ２
Ａｐ ｒ ．
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ １ ０ ７ — ０ ２
图 １为 Ｔｉ ８ ０多规格 成 品试样 经 ８ ２ ５℃／ ６ ０ ｍｉ ｎ热 处 理后 的高倍 照 片 。从 图 １中可 以看 出 ， 显 微 组 织 为
上基 ６ ．１ Ｚ ２ ． ７ ８ ２ ． １ ６ １ ． ０ ３
０ ． ２ ５
０ ． ０ ４ ５
Ｏ ． １ ５
＜Ｏ ． ０ ４
Ｏ ． １ Ｏ
０ ． ０１ １
Ｏ ． ０ ５
０ ． ０ ０ ３
０ ． ０ １ ５
Ｏ ． Ｏ ０ １
０ ． １ ５
０ ． ０ ６
中基
下基
６ ． Ｏ ９
６ ． １ ２
２ ． ８ ２
２ ． ８ ２
２ ． １ ２
２ ． ０ ９
１ ． ０ ４
１ ＿ Ｏ ３
０ ． ０ ４ ５
０ ． ０ ５ ０
＜Ｏ ． ０ ４
＜０ ． ０ ４
０ ． ０ １ ７
Ｏ ． Ｏ １ ０
热处 理 工 艺对 Ｔｉ ８ ０合 金棒 材 组 织及 性 能 的影 响
侯 鹏 ， 李进 元 ，李 维 ， 蒲 宣 ，王 宏 权 ，郭 征
（ 西部钛业有限责任公司 ， 陕 西
西安 ７ １ ０ ２ ０ １ ）
摘 要 ：研 究 了热 处 理 工 艺 对 Ｔ ｉ ８ ０合 金 棒 材 显 微 组 织 和 性 能 的 影 响 。研 究 结 果 表 明 ：同 一 规 格 Ｔｉ ８ ０合 金 棒 材 ，在 ８ ０ ０ ℃～ ９ ０ ０℃ 退 火 时 。随 着 温 度 的 升 高 ， 抗 拉 强 度 逐 渐 降 低 ，屈 服 强度 逐 渐 升 高 ；但 在 ８ ０ ０℃ ～ ８ ５ ０℃ 塑性 指 标 变化 不 明 显 ， 当温 度 升 至 ９ ０ ０℃ 时 ，断 面 收 缩 率 、延 伸 率 和 冲 击值 均 明 显 升 高 ；最 终 确 定 在
ＡＣ。用 金相 显微镜 观察 金相 组织 ， 并 进行 Ｓ Ｅ Ｍ 分析。
对 试 样进 行室 温力 学性 能分析 。
Ｓ ｉ பைடு நூலகம் Ｎ Ｈ ０
表 １ Ｔｉ Ｓ ０合 金 的化 学成 分 （ 质量分数 ）
要求 值 ５ ． ５ ～６ ． ５ ２ ． ５ ～３ ． ５ １ ． ５ ～２ ． ５ ０ ． ６ ～１ ． ５