喬恩利，馮永琦，李渭清，李小燕，楊軍梅

(寶雞鈦業(yè)股份有限公司，陜西 寶雞 721014)

TC18(BT22)鈦合金是前蘇聯(lián)20世紀(jì)70年代研制的一種近β型鈦合金,兼有α+β和β鈦合金的性能特征。在退火及固溶時效狀態(tài)下均可使用,是退火狀態(tài)下強(qiáng)度最高的合金[2],并且具有較好的強(qiáng)韌性匹配。良好的淬透性、鍛透性和可焊接性等綜合優(yōu)勢,使得該合金可制成鍛件、模鍛件、棒材等,尤其可用來制造大型鍛件和模鍛件。該合金在伊爾76等飛機(jī)上獲得了大量應(yīng)用。

本文通過對TC18(BT22)鈦合金鑄錠經(jīng)β區(qū)開坯，兩相區(qū)鍛造至Φ25mm精鍛棒材，經(jīng)過相同熱處理制度進(jìn)行固溶處理后的同一棒材，采用不同的溫度進(jìn)行時效處理。通過對處理后所得到棒材顯微組織和性能進(jìn)行對比分析，找出不同時效溫度對該合金的顯微組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律[3]。

1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)材料采用寶鈦集團(tuán)有限公司真空自耗電弧爐熔煉的3000kg鑄錠，其主要化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)：Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe，(α+β)/β轉(zhuǎn)變溫度為860～870℃。通過將該鑄錠在3150t水壓機(jī)上開坯、中間鍛造，再經(jīng)精鍛機(jī)鍛造至Φ25mm規(guī)格棒材，對該棒材在同一固溶制度下進(jìn)行熱處理后，采用500℃、530℃、560℃、590℃、620℃、650℃六種不同的溫度進(jìn)行時效處理。對處理后所得顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行對比分析。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析討論

2.1 時效溫度對顯微組織的影響

通過對實(shí)驗(yàn)材料采用835℃/保2h，爐冷至750℃/2h，空冷的熱處理制度進(jìn)行固溶處理后，采用六種不同溫度進(jìn)行時效處理，所得顯微組織分別如圖1所示。從顯微組織上可以發(fā)現(xiàn)，采用上述熱處理制度后所得六種顯微組織均為均勻細(xì)小的等軸組織，但隨時效溫度的升高，其初生α相含量有所變化，特別是當(dāng)時效溫度高于560℃時，其初生α相含量明顯增多。

圖1 不同時效溫度所得顯微組織

2.2 時效溫度對力學(xué)性能的影響

通過對實(shí)驗(yàn)材料采用835℃/保2h，爐冷至750℃/2h，空冷的熱處理制度進(jìn)行固溶處理后，采用六種不同溫度進(jìn)行時效處理，不同時效溫度所得力學(xué)性能如表1所示。鑒于時效溫度變化范圍取值大，因此對時效溫度與力學(xué)性能的關(guān)系做了進(jìn)一步分析研究。通過研究可以發(fā)現(xiàn)：隨著時效溫度的升高，材料的強(qiáng)度指標(biāo)基本按線性降低，塑性按線性升高。沖擊韌性總體呈升高趨勢，但在530℃至560℃時有突變。對所得各種力學(xué)性能指標(biāo)做對比曲線如圖2所示。

表1 不同時效溫度所得力學(xué)性能

圖2 不同時效溫度所得力學(xué)性能對比

3 結(jié)論

1)隨著時效溫度的升高，顯微組織中初生α相含量相應(yīng)增加；

2)隨著時效溫度的升高，強(qiáng)度按線性降低，塑性按線性升高；

3)隨著時效溫度的升高，沖擊韌性總體呈升高趨勢，但在530℃至560℃時有突變。

[1] 李青云. 稀有金屬材料加工手冊[M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 1984.

[2] 沙愛學(xué), 王慶如, 李興無. 高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鈦合金[J]. 稀有金屬, 2004，28，(1)，54-58。

[3] 官杰, 劉建榮, 雷家峰, 劉羽寅. TC18鈦合金的組織和性能與熱處理制度的關(guān)系[J]. 材料研究學(xué)報(bào), 2009，23(1)77-82.