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《钛合金深冷及冷热循环处理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、钛合金深冷及冷热循环处理研究摘要：通过模拟空间特殊环境，对纯钛、TA7,TC4和TC10钛合金在深冷处理及冷热循环处理环境下的显微组织及力学性能进行了研究；并进行了维氏硬度观察及金相组织、XRD,扫描电镜分析•结果表明：深冷及冷热循环处理可以改善钛合金的显微组织，也可以提高其力学性能，同时冷热循环处理可以引起纯钛李晶增生的现象.关键词：钛合金；深冷处理；冷热循环处理；XRD；显微组织中图分类号：TB31文献标识码：A与其它传统金属合金相比，钛合金因密度小、比强度高、耐高温、耐蚀、无磁、可焊等优异的综合性
2、能在航空领域得到广泛应用，如发动机的叶片、机匣、机身的框梁等1实验材料与方法实验用材料购口东莞市鸿钛钛合金金属有限公司生产的轧制态纯钛、TA7,TC4和TC10钛合金，其化学成分如表1所示•本文通过模拟空间特殊环境，来研究深冷处理和冷热循环处理对纯钛、钛合金的微观组织及性能的影响•根据文献所给的信息：钛及钛合金材质的航天装备在空间特殊坏境下使用时，其向阳面的温度人概在400K左右，所以冷热循环热处理中的热处理设定温度为400K；而在背阳面时温度低至液氮温度，根据文献资料和前期研究基础，将深冷处理温度定为
3、液氮温度（约80K）.本文采用的深冷处理方法为急冷急热法，即将试样从室温直接浸入液氮中保温一段时间后取出，在空气中自然回复到室温•而冷热循环处理方法即将试样直接浸入液氮中保温12h后取出，在空气中回复到室温，紧接着将试样置于温度为400K的热处理箱屮保温12h后取出再浸入液氮屮，依次循环•两种工艺路径的处理时间为1〜60d,期间取10个时间点取样，分别为1d,3d,5d,7d,11d,18d,30d,40d,50d,60d（d代表Day）,然后进行组织和性能的对比分析•为了消除试样内应力和组织性能的均匀
4、化，在实验前対试样进行了去应力退火处理工艺，具体参数见表2.并采用401MVA型维氏显微硬度仪、Y500型Xray衍射仪、金相仪、扫描电镜对深冷处理及冷热循环处理前濟试样的丿J学性能和显微组织进行检测并分析.2结果与分析2.1显微硬度对未处理和深冷及冷热循环处理1d,3d,5d,7d,11d,18d,30d,40d,50d,60d的4种钛合金试样分别进行显微硬度测量（HV0.2）,多次测量取平均值（10〜15个点）•表3给出了TA7,纯钛，TC10和TC4钛合金经长时间深冷处理及冷热循环处理前后的显微硬
5、度最大增长百分比.实验结果表明：深冷处理及冷热循环处理可以提高某些钛合金的显微硬度，如纯钛、TA7；而对a+B系钛合金的显微硬度影响不明显，如TC4,TC10•但不是深冷及冷热循环时间越长越好，而是存在一个最佳的深冷及冷热循环时间•对纯钛，其最住冷热循环时间为3d,硬度从18.92±升到21.14,提高了11.7%；对TA7,其最佳深冷时间为11d,显微硬度从24.59增加到26.67,提高了8.45%.而TC4和TC10的硬度值最大变化不超过5%,可以认为在实验误差范围之内而忽略不计.2.2微观组织为
6、了探讨深冷处理及冷热循坏处理对钛合金显微硬度的作用机理，对显微硕度变化较为明显的试样和未经处理的试样进行显微组织观察，并进行比较与分析•图1(a,b)为纯钛经冷热循环处理前后的显微组织，其中(a)为原始样的金相组织，(b)为冷热循环处理3d的金相组织，在冷热循环处理之前所有试样均经过退火处理，晶粒内部有少许李晶，并残留了部分残余应力(如图1(a)所示)，而经冷热循环处理3d后，李晶数量明显增多(如图1(b)所示)•同时，每一次冷热循环都会产生变形而使试样原有的残余应力降低.Gu等2.3SEM分析为了探讨
7、冷热循环处理对纯钛显微硬度提高的作用机理，选择显微硬度变化较为明显的冷热循环处理3d的试样和未经过处理的试样进行扫描电镜分析•图3给出了纯钛经冷热循环处理3d前后试样的扫描电镜和能谱照片•图3(a)为纯钛原始样的形貌，晶界与李晶上均匀分布着白色条状物，如黑色圆圈位置所示；图3(b)为纯钛冷热循环处理3d后的形貌,同样，晶界与李晶上弥散分布着白色颗粒，经过能谱分析，晶界及李晶上的白色物质为TiN,而且经冷热循环处理后的试样N的含量明显增多.由此可知，纯钛经冷热循环处理之后，N在李晶和晶界处发生了聚集现象；
8、同时TiN的形貌也发生了明显变化，山原来的条状转变成了颗粒状•这可能是导致纯钛显微硬度提高的又一原因.(a)纯钛原始样SEM3结论木文对轧制态纯钛、TA7,TC10和TC4钛合金的深冷及冷热循环处理进行了研究和讨论，结论如下：1）合适的冷热循环处理时间可以提高纯钛的显微硕度值•其最佳冷热循环处理时间为3d,试样显微硬度值提高11.7%,其显微硬度的升高是弯晶数量的增多、晶界及弯晶位置氮化物形貌及N含量增多等综合作用的结果.2）选择合适的深冷
