热处理工艺对TC11钛合金组织及性能的影响

研究了热处理温度和冷却方式对初始组织为等轴组织的TC11钛合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,对于TC11钛合金,在空冷条件下,随热处理温度的升高,等轴α相含量逐渐减少;当热处理温度超过980℃,合金开始发生组织形态的改变,由初始的等轴态转变为α+β双态组织,随温度的继续升高,等轴组织完全转变成片层状组织

发布时间：

2022-07-25

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　　前言：研究了热处理温度和冷却方式对初始组织为等轴组织的TC11钛合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,对于TC11钛合金,在空冷条件下,随热处理温度的升高,等轴α相含量逐渐减少;当热处理温度超过980℃,合金开始发生组织形态的改变,由初始的等轴态转变为α+β双态组织,随温度的继续升高,等轴组织完全转变成片层状组织;热处理温度在980℃以上时,随冷却速度的增加,β转变组织的片层厚度逐渐减小,冷却速度较快时(水冷),形成淬火马氏体。拉伸试验研究表明,热处理温度为980~1020℃,空冷(或油冷)条件下,得到的组织具有较好的高温综合力学性能,其中热处理温度在980~1000℃之间得到的组织由于等轴α相含量约为50%,具有最佳的力学性能。

　　TC11合金在不同热处理条件下的显微组织分析

　　中文摘要：运用金相显微镜对TC11合金试样在不同热处理条件下进行了显微组织观测,并对其结果进行了分析.经过不同热处理后得到的TC11合金的显微组织有明显差异.950℃加热保温1 h空冷,再加热到550℃保温4h空冷,得到的显微组织为少量块状的α相、β相及细小的α相;经950℃加热保温1 h后油冷,再加热到550℃保温4 h空冷,得到的显微组织为细针状的α相和β相.

　　TC11钛合金的高温变形行为及热处理工艺对合金组织性能的影响

　　王金惠

　　【摘要】：TC11钛合金是500℃以下热强性最好的合金,具有比强度高、中温性能好、耐腐蚀性能好等优点,在航空航天领域得到了广泛应用,主要用于制造压气机盘、叶片、环形件和紧固件等零件以及飞机结构件。本论文借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、透射电子显微镜、拉伸力学性能测试以及热模拟试验等手段研究了TC11钛合金的高温变形行为及热处理工艺对合金组织性能的影响,获得如下主要研究结果：(1)采用热/力压缩模拟试验,研究了TC11钛合金的热变形行为。分析了热变形参数对该合金高温塑性变形过程中流变应力的影响,并结合热压缩变形的应力-应变曲线,求得了合金高温变形的材料常数,建立了合金高温变形流变应力本构方程。结果表明：该合金变形抗力随着变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高；随着变形温度的升高,合金流变应力软化的幅度在降低,对应的峰值应变εp逐步减小,材料开始发生动态软化的时间也随之减小。(2)研究了TC11钛合金高温塑性变形过程中的变形机制,分析了合金热变形条件与变形组织间的关系。结果表明：TC11钛合金在α+β相区变形时,其软化机制主要以动态再结晶为主；在β相区变形,主要软化机制是以动态回复为主,应变速率较高时伴随有一定程度的动态再结晶；随着应变速率的减小α相尺寸逐渐增大,所占的比例逐渐减少；随着变形温度的升高初生α相逐渐粗化,并转变为β相,所占比例有所降低。(3)采用正交试验研究了固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间4个因素对TC11钛合金室温力学性能和显微组织的影响。结果表明：固溶温度对合金的室温强度和塑性影响最大,时效时间次之,固溶时间、时效温度的影响不显著；随着固溶温度的升高,合金的强度水平逐渐下降,延伸率和断面收缩率则先升高后下降,960℃时可获得最高的塑性；随着时效时间的延长,合金强度先降低后升高,时效4小时时可获得最高的强度,合金的塑形则逐渐上升,达到一定时间后基本保持不变,6小时和8小时都可获得高塑性；采用960℃/30min(AC)+530℃/8h(AC)的热处理制度,TC11钛合金可以得到最优的强塑性组合,其性能为抗拉强度1140MPa,屈服强度1048 MPa,伸长率18.72%,断面收缩率54.90%。(4)对经不同工艺热处理后的TC11钛合金试样进行高温拉伸测试,结果表明：随固溶温度的升高,抗拉强度升高,屈服强度基本不变,而延伸率和断裂伸缩率则先升高后降低；随时效时间的延长,抗拉强度下降,而延伸率和断裂伸缩率反而升高。TC11钛合金经960℃,30min+560℃,8h热处理后,可获得最优的高温拉伸性能,在500℃高温拉伸后的力学性能为σb=805 MPa,σ0.2=667MPa,δ=22.09%,Ψ=69.67%。

　　【关键词】：TC11钛合金高温压缩正交试验高温拉伸力学性能显微组织热处理

钛合金,压缩,显微组织,热处理