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TC4钛合金与不同热循环次数的性能分析

发布时间:2021-08-29 18:33:23 浏览次数 :

钛合金的魏氏体组织特征为原始粗大的β晶粒的晶界上分布着连续的α网,在β晶粒内分布着片状的α束域,片状α之间为层片状β相。由于魏氏组织中α相和β之间保持严格的晶体学位相关系,从而使其组织具有顽强的“遗传性”,通过常规热处理和非淬火条件下的循环热处理很难改善其组织结构。钛合金中的α β转变是一个形核和核长大的过程,当两个同素异构体的比容差别较大时,在相变过程中就会引起体积效应而产生内应力,形成位错或空位,促使发生再结晶,从而造成α片层组织结构发生变化,甚至变短球化。研究人员通过β区淬火再加α+β区循环热处理,有效改善了魏氏组织。

TC4钛环

试验材料为某研究院提供的Φ280mm的TC4盘件。通过金相法测得相变点为(985±5)℃,所取试样均在盘件的1/2圆周上。为获得试验所需的魏氏组织,首先将所取得的试样在β区退火(1020℃×1h,AC),然后将试样在β区淬火(1020℃×30min,WQ),之后在α+β区960℃×10min 750℃×10min分别循环1次、3次、5次、7次和9次。循环结束后对所有试样进行双重退火(940℃×30min,AC+700℃×4h,AC),拉伸试验在双重退火后按照GB/T228—2002《金属拉伸试验方法》进行;采用GSM6460扫描电镜对拉伸断口进行观察和分析。金相试样用HF+HNO3+H2O(体积比1∶2∶5)腐蚀液侵蚀后,在OLYMPUSPMG3光学显微镜下进行显微组织观察。研究结果:

(1)在960℃×10min 750℃×10min范围循环热处理时,随着循环次数的增加,TC4合金的强度缓慢降低,塑性增加,在循环9次后,断面收缩率明显增加。

(2)随着热循环次数的增加,条状α的长径比逐渐减小,并出现部分球化。循环9次时,在片状β基体中析出次生片状α相。在相同循环次数下,经双重退火后,条状α明显粗化,组织更加稳定。

(3)通过SEM对拉伸端口观察分析表明:拉伸断口断裂形式由未循环时的解理断裂→解理+韧窝断裂→韧窝断裂转变。 

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