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1、TC18钛合金准β锻锻件热处理工艺试验研究No.6December2010《大型铸锻件》HEAVYCASTINGANDFORGINGTC18钛合金准13锻锻件热处理工艺试验研究郑永灵.张华沙爱学王世宏王庆如(1.中航工业贵州安大航空锻造有限公司,贵州561005;2.中航工业北京航空材料研究院,北京100095;3.北京航空航天大学,北京100191)摘要:由TC18钛合金准p锻锻件热处理工艺试验研究可知,时效温度对TC18钛合金力学性能的影响更大,通过调整时效温度可得到所需的强度,塑性和断裂韧度匹配.关键词:TC18;钛合金;热处理;组织性能中图分
2、类号:TG319文献标识码:AHeatTreatmentTechnologyExperimentalResearchf0rTC18TitaniumAlloyForgingsForgedbypZhenYongling,ZhangHua,ShaAixue,WangShihong,WangQingruAbstract:AccordingtotheheattreatmenttechnologyexperimentalresearchforTC18titaniumalloyforgingsforgedbyB,timeeffecttemperaturecanin
3、fluencethemechanicalprope~yofTC18titaniumalloygreatly.Thetimeeffecttemperatureshouldbeadjustedtoobtaintherequiredstrengthandplasticitymatchingwithfracturetoughness.Keywords:TC18;titaniumalloy;heattreatment;structureprope~yTC18钛合金是一种高合金化结构件用钛合金钢.其名义成分为Ti-5A1-5Mo一5V一1Cr一1Fe.该合金具有
4、高强度,高韧性,高塑性,淬透性好和可焊接等优点,在大型承力件上得到广泛应用.本试验研究的目的在于掌握热处理制度对TC18钛合金准B锻锻件组织性能的影响规律,以利于TC18钛合金准13锻锻件的热处理制度在实际生产过程中的应用,确保锻件组织性能满足技术条件的要求.TC18属过渡型(B稳定化系数为1.2)的0【+B钛合金,为达到其高强度,高韧性的目的,其主要的热处理方式是时效,它是通过B固溶体的分解而获得的.高强度取决于两个因素,即可时效的B相的数量及时效中析出的强化相的数量.这两个因素又取决于合金化程度及热处理状态.而高韧性虽主要取决于锻造工艺,但热处理
5、工艺也对其有很大的影响.由于TC18合金的成分稍高于临界浓度,因此,它具有高的淬透性,能防止在热变形及热处理后的冷却中发生固溶体分解,这就使得合金的组织性能易于控制;另一方面,由于该合金的成分在临界浓度附近,因而导致合金时效时的相变相当复杂.对于TC18来说,标准的热处理制度是分级(复杂)退火时效制度.收稿日期:2O10一l0—O914为掌握TC18钛合金变形及热处理共同影响下的显微组织的形成与变化,有必要研究该合金在经p区开始变形而结束于仪+B相区的组织性能与热处理制度的关系.经B区开始变形而结束于+$相区的组织性能的特点是具有高韧性.即这种工艺形
6、成了具有高的断裂韧度K及抗疲劳裂纹扩展能力的组织类型.1试验用料与方法1.1试验用料试验用料为经准B锻造的锻件.1.2试验方法由于TC18钛合金标准热处理制度为:820～850~C保温(1h一3h),炉冷至750~(2保温(1h～3h),空冷+500～650~C保温(2h～6h),空冷.因此,我们进行了不同固溶温度及不同时效温度试验:(a)选取820℃及850~C固溶,经610~C时效的热处理试验.试验结果见表1及图1.(b)选取835℃固溶,分别经570~C和650℃时效的热处理试验.试验结果见表2.2试验结果分析2.1不同固溶温度对组织性能的影响
7、《大型铸锻件》HEAVYCASTINGANDF0RGINGNo.6December2010从表1的试验结果与图1的显微组织照片可以看出,提高固溶温度,初生相增粗,且比例减少,B相比例增加,故相应强度略有增加,塑性和断裂韧度则有所下降.因此固溶温度不宜太高.固溶温度愈高,冷却固定下来的亚稳定相数量愈多.时效强化的细弥散仅相析出增加.故瞬时强度有所增加.2.2时效温度对TC18钛合金组织及性能的影响表2为TC18钛合金准B锻锻件两种时效温度下的力学性能试验数据.时效的主要目的是控制次生相形态和析出量.时效温度不同,次生仅相的大小和数量不同,造成强度,塑性
8、和韧性也不同.TC18钛合金的时效硬化速率很快,硬化效应很强:570~C时效的力学性能与650℃时效的力学性
