双重热处理对ztc4铸造钛合金材料组织及性能的影响

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1、·40·材料开发与应用2010年8月文章编号：1003—1545(2010)04-0040-04双重热处理对ZTC4铸造钛合金材料组织及性能的影响娄贯涛(中国船舶重工集团公司第七二五研究所，河南洛阳471039)摘要：研究了ZTCA铸造钛合金材料在铸造状态和双重热处理状态下的性能和微观组织。试验结果表明，该合金经双重热处理后，强度、硬度降低，塑性提高，力学性能数据分散度有所降低。关键词：ZTCA-；双重热处理；微观组织；力学性能中图分类号：TG146．23文献标识码：AzTC4是一种中等强度的仅+p型铸造钛合态浇注。铸件浇注成型后，为消除内部缺陷，须金，它具有良好

2、的综合性能，在退火状态下使用，进行热等静压处理。热等静压温度910～930℃，可在350℃下长期工作，该合金具有良好的铸造氩气压力100～140MPa，保温时间2—2．5h，随炉性能和焊接性能，适合于制造承受较高应力的静冷却至300℃以下出炉。态航空航天用结构铸件，目前，我国的航空航天双重热处理工艺规范为：类钛合金铸件90％以上是由ZTC4合金制造，该(1)第一次900±10oC真空热处理，真空度合金名义成分为Ti-6A1-4V1J，关于铸件的技术0．13～0．13×10一Pa，保温2h，随炉冷至100℃。条件和常规性能指标已列入GB6614—1994《钛(2)第

3、二次700±l0。(=真空热处理，真空度及钛合金铸件》、GJB2896A一2007《钛及钛合金0．13～0．13×10～Pa，保温2h，随炉冷至100oC。熔模精密铸件规范》和Q／W67A一2007《空间相力学性能测试试样均从~bl6mm×140mm的机钛合金ZTC4铸件规范》中，虽然该合金常规性铸件上横向截取。拉伸试验按GB／T228．2002能列人了相关铸造钛合金材料标准，但对该合金《金属材料室温拉伸试验方法》进行，试样为R7材料铸造及热等静压后在双重热处理状态下的短试样；金相试样从gbl6mmX140mm的铸件上组织和性能没有系统的对比研究文献，因此，系横向

4、截取，金相检验按GB／T5168—2008《两相钛统研究该合金材料铸造及热等静压后在双重热合金高低倍组织检验方法》和GB／T6611．2oo8处理状态下的性能及微观组织对实际工程应用《钛及钛合金术语和金相图谱》进行，实验设备为具有重要意义。OLYMPUSGX71金相显微镜，浸蚀剂为：5％()氢氟酸+12％()硝酸水溶液。1试验材料及方法2试验结果及分析试验铸造所用模具为机加工石墨型，石墨型在ZJR．1200M真空井式退火炉中除气，其工艺为2．1ZTC4的化学成分900oC保温4h，然后随炉冷。熔化设备为ZN180ZTC4钛合金属+B型铸造钛合金，它通过真空电弧炉，

5、熔铸工艺为：(1)熔化稳定阶段真空稳定元素Al和13稳定元素V对合金进行固溶度小于5Pa；(2)熔化电流不小于20000A；(3)浇强化，钛合金中加入合金元素A1可以降低合金注完毕后冷却2h后出炉；(4)浇注方式为静止状的熔点，提高p转变温度，使B稳定元素在相收稿日期：2010—03—05收稿日期：娄贯涛，男，1977年12月生，2O00年毕业于中国矿业大学，工程师，主要从事铸造钛合金的科研及生产管理工作。第25卷第4期娄贯涛：双重热处理对ZTC4铸造钛合金材料组织及性能的影响‘41·中的溶解度增大，在室温和高温都起到强化合金金既具有较高的强度，又具有良好的工艺塑

6、性。的作用，同时还降低合金的密度，提高合金的抗取浇注的ZTC4试样进行化学成分分析，化氧化性能和可热加工性能，V的加人在提高合金学成分检验结果见表1。强度的同时可以改善钛合金的塑性，因此，该合表1ZTC4化学成分检测结果()％2．2ZTC4在不同状态时的组织片状+片间B+晶界，集束状片状比铸态的ZTC4铸造钛合金材料在铸造状态、双重热宽，晶界增多，块状减少，见图2(a)、2(b)。处理态、HIP态、HIP+双重热处理态下的低、高ZTC4在HIP态下金相组织为集束状片状倍组织分别如图1(a)、1(b)、2(a)、2(b)、3(a)、+片问B+晶界，见图3(a)、3(

7、b)。3(b)、4(a)、4(b)所示。ZTC4在HIP+双重热处理态下金相组织为ZTC4在铸造状态下金相组织为集束状片状集束状片状+片间B+晶界，集束状片状仅+片间B+晶界，见图1(a)、1(b)。比HIP态明显细化，晶界比HIP态明显宽化且ZTCA在双重热处理态下金相组织为集束状增多，见图4(a)、4(b)。(a)低倍12．5×(b)高倍500X图1ZTCA铸态组织(a)低倍12．5×(b)高倍500×图2ZTG4双重热处理态组织·42·材料开发与应用2010年8月(a)低倍12．5×(b)高倍500×图3ZTCAHIP态组织(a)低倍12．5×(b)高倍50

8、0×图4Z