影响钛合金性能的因素分析

2007NO.Ob学术论坛SCIENCE&rECHNOLOOYI而石商不泞石丽影响钦合金性能的因素分析《深圳市南山区疾病预防控制中心)江东权摘要:本文对高稳定日钦合金在热处理过程中亚结构的恢复和再结晶行为以及第二相的析出形貌和分布进行了分析研究。认为当工作环境温度(540℃时，影响合金性能的主要因素是第二相的析出以及热处理过程中亚结构的恢复和再结晶化的程度，而表面氧化、晶粒组织的均匀性对合金性能的影响是次要的.关键词:高稳定0钦合金性能再结晶析出文献标识码:A文章编号:1672-3791(2007)02(b卜0231-01中图分类号:TN97由薄膜样品的透射电镜观察发现，固溶温度的提高对第二相在晶界上的析出影响不上应用广泛。但是普通钦合金在特殊情况下大，但对晶内位错的形态和第二相的析出有发生燃烧，产生的热效应会毁坏与其相连的明显的影响。虽经7901C,820'C固溶后时其他部件.为了避免事故的发生，阻燃钦合金效处理的合金组织内的位错密度没有明显下降，也没有形成规则的网络结构，但当固溶应运而生，如BTTI/BTT3[l],AlloYC[l],850℃时位借胞内的位错密度开始明显Ti25V15Cr2A10.2C[2],Ti45Nb[3],Ti14[41温度‘降低并在保温过程中不断集结，形成了清晰和Ti40[5!等钦合金。其中Ti40合金是一种高稳定p钦合金，含有40%以上的日稳定元素。的网络结构。可见，Ti40合金在当前的变本文分析了影响Ti40合金室温、高温拉伸性形量下，经8500C或870℃的固溶处理，元能热稳定性能等的原因，为Ti40合金的进素原子已具有足够的能量激活位错。被激活的位错通过滑移和攀移形成小尺寸的亚晶。一步研究和应用积累数据和经验。而随后的晶粒再结晶和等轴化过程正是通过亚晶的合并以及多边形化等形化等形核机制2试验材料与方法试验用Ti40合金的主要成分(质量分完成的。由于添加了大量的合金元素(40wt%Ti),数，%)为40Ti,25V,15Cr,xSi,两种变形量不同的锻件被用来进行室温及高温拉伸固溶强化效应明显，强度较高。数据显示，性能、热稳定性能测试和显微组织的观察。锻固溶温度的提高有助于合金强度、塑性的全件1的锻造比为47,锻件2的锻造比为21。从面改善。另一方面，热处理制度对强度的影1号锻件上切取拉伸试样，分别经790'C,820响较小，对合金塑性的影响却较为明显，℃、8500,870℃固溶后，再在550℃下进行850℃和8701C固溶后时效，塑性明显升高，呈现出了最佳的强、塑性匹配。790'C固溶时效。从2号锻件上切取拉伸试样。只进行850℃固溶+550℃时效处理。由于Ti40合金最高后时效，虽然晶内第二相析出量少，但由于使用温度在540℃左右，因此热处理后合金的晶界上大量未再结晶小晶粒的存在，使合金高温拉伸性能和热暴露后的热稳定性能测试受到拉伸载荷时晶粒形变不均匀性严重，局温度选定540V。采用0-LYMPUSPMG3光部的应力集中导致了低的均匀变形量(9%)和低的面塑值(7%),820℃固溶后时效，合金学显微镜和JSM-6460扫描电镜和JSM-2000X透射电镜观察不同制度处理和热暴露第二相的析出数量开始发生明显变化，晶内后的透射电镜薄膜样品和金相相样品相应的析出的弥散相及其周围产生的应力场增加了位错运动的阻力，强化了基体，提高了拉伸强组织。度。与790℃固溶后时效相比，这时显微组织回复和晶粒再结晶状况已有所改善，塑性值3结果和讨论开始升高。850℃固溶后时效，在细小弥散的3.1固溶温度对锻件拉伸性能的影响第二相组织对基体产生强化的同时，晶内恢由锻件I经不同温度固溶再经550℃时效复趋于完全，形成了数量较多的位错胞状结后的金相组织可见，790℃和820℃固溶处理不能使合金组织发生完全再结晶，还有较多构。同时，晶粒组织再结晶过程进一步完全组织变得更加均匀。合金此时不仅具有较未完全再结晶的小晶粒夹杂在大晶粒中间，化，高的拉伸强度，而且由于良好的组织均匀性，850℃固溶处理后，再结晶过程虽然基本完成，但晶粒方向性还存在。当固溶温度升到塑性大幅度的提高;最后，当固溶温度升高到870℃时，合金亚结构的恢复程度进一步提870℃时，晶粒等轴化完毕，加工导致的晶粒变形也完全消失了。而且，固溶温度的变化对高，更多的小角度晶界合并，亚晶数量减少，再结晶行为进行得更加完全，基体得到了充晶粒的尺寸几乎没有影响。分软化。因此，一定数量的第二相以及位错胞1引言由于钦合金密度小、强度高，在飞行器状结构可使基体强度提高。合理控制恢复与再结晶的程度，对合金室温和高温拉伸强度及塑性的全面改善起着重要的作用。3.2Ti40合金的热稳定性能及影响因素热暴露后合金强度和原始合金强度相比，增加的不明显，但塑性却大幅度降低。不同热处理制定对热暴露后合金的强度、塑性影响不大.但较大的锻造比对合金塑性的提高非常有利.试验合金在540'C暴露200h后.表面因子仅为10%，在5401C暴露100h后，表面的氧化对性能的影响将更小。经Ti40合金典型透射电镜显微组织图可见，不同锻造比的锻件晶内析出物的形貌是相似的，但晶界却不相同。第二相在2号镶件试.样的晶界上连续分布，向晶内生长出的长针状物质与晶界成一定角度。1号锻件试样晶界上的析出物不连续，长宽比小，呈颗粒状。在外加载荷的作用下，晶内的滑移和晶界的移动很容易使晶界产生裂纹。一旦晶界上产生裂纹，合金的性能明显下降。除了第二相的析出性质对合金性能产生影响外，晶粒均匀性也会对合金热暴露后的性能减损产生一定影响。但均匀的晶粒组织对热稳定性的影响较析出物的形貌和析出部位对热稳定性能的影响是次要的。4结语第二相以及一定数量的亚晶结构可以提高基体强度。合理控制恢复与再结晶的程度，对合金室温和高温拉伸强度及塑性的全面改善起着重要作用。增大累计变形量，对改变析出物在晶界的析出形貌有用，成为影响热稳定性能的主要因素。增大变形量还使组织更加均匀，虽然对改善合金的强度和塑性有着良好的作用，但对本合金来说，影响是次要的。参考文献[I]郭景杰.苏彦庆.钦合金ism熔炼过程热力与动力学分析.哈尔滨工业大学出版社.1998.12表1ST/'C790820850870UTS%Ma10841103109月1055经不间温度固溶后时效的TO合金锻件1拉伸性能A540℃拉伸性能室温拉伸性能口.YS/&口aIW/SY班小-)E小)RA(%)UTS/1V10451峨x刃10571040RA(0/a)3841519.09.4127162925882875‘893762775龙317172215科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION231