發(fā)布時間：2021-02-09 14:19

　　采用OM、SEM、XRD、維氏硬度以及力學性能測試等方法,研究了固溶時效處理對TC6合金顯微組織、相結構以及力學性能的影響。結果表明:TC6合金經過900℃固溶處理后,合金由片層α相、針狀馬氏體α’相以及β相組成;而經過1000℃固溶處理后,合金主要由針狀α’馬氏體相和β相組成。對不同固溶溫度下的合金樣品進行時效處理,針狀α’馬氏體相完全分解為α相和β相。并且隨著時效溫度升高,β相的相對含量逐漸增大。通過對比,TC6合金經過900℃固溶后在500℃下進行時效處理后綜合力學性能達到最佳,此時的抗壓強度和屈服強度為2000 MPa、1061 MPa,硬度值為499 HV0.2。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(07)北大核心

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

TC6合金經1000℃固溶處理后在不同溫度進行時效后的顯微組織

圖1是TC6合金鍛造態(tài)和固溶態(tài)的XRD圖譜。從圖1可以看出，鍛造態(tài)合金相由初生α相和β相組成;TC6合金在900℃固溶處理水冷(WC)后，合金的相主要由α/α"相和β相組成，即α+β→α+α"+β，這是由于合金在雙相區(qū)900℃固溶后水冷，固溶溫度較高，使得馬氏體相變所需的驅動力提高，促使合金中的部分初生α相經高溫加熱轉變?yōu)閬喎�(wěn)定β相，但由于冷卻速度過快，部分亞穩(wěn)定β相轉變?yōu)轳R氏體α"相，從900℃固溶的XRD圖譜也可看出，α相的(002)面衍射峰強度增加。當合金的固溶溫度由雙相區(qū)900℃升高到單相區(qū)1000℃時，合金主要由α"相和β相組成，在合金的β單相區(qū)固溶水冷，由于固溶溫度過高且冷卻速度快，因此在轉變過程中形成α"馬氏體相。從1000℃固溶XRD圖譜可看出，α相的(002)面衍射峰強度增加，而β相的(200)面衍射峰強度降低。圖2為TC6合金鍛造態(tài)、900℃和1000℃固溶水冷后的顯微組織。TC6合金的原始組織為雙態(tài)組織，由初生α相和β相組成，這與X射線衍射結果一致，從圖2(a)中可看出原始組織晶粒細小且分布均勻。圖2(b)為TC6合金在α+β雙相區(qū)900℃固溶處理后的顯微組織，在雙相區(qū)固溶水冷時，合金中的α相隨著溫度的升高會轉變?yōu)棣孪�，但經過快速冷卻，β相會形成過飽和的α固溶體，即α"馬氏體相，呈現為針狀。由于轉變的不完全性，有少量的β相殘留下來。在圖2(b)中可看出，β晶界增多，這是由于在α+β雙相區(qū)固溶處理時，部分初生α相經高溫轉變?yōu)閬喎�(wěn)定β相，高溫情況下形成的β相以較快的冷卻速度冷卻至室溫，有少量的β相保留到室溫形成殘留的β相，使得β晶界增多。圖2(c)為TC6合金在β單相區(qū)1000℃固溶處理后的顯微組織，由于固溶處理在β單相區(qū)進行，發(fā)生馬氏體轉變，β相會形成α"馬氏體相，呈現為針狀，并且在β晶粒周圍出現α"相的集束。在組織中只有α"相和β相，這與X射線衍射結果一致，但由于固溶溫度過高，使得合金中的晶粒尺寸增大。

圖2為TC6合金鍛造態(tài)、900℃和1000℃固溶水冷后的顯微組織。TC6合金的原始組織為雙態(tài)組織，由初生α相和β相組成，這與X射線衍射結果一致，從圖2(a)中可看出原始組織晶粒細小且分布均勻。圖2(b)為TC6合金在α+β雙相區(qū)900℃固溶處理后的顯微組織，在雙相區(qū)固溶水冷時，合金中的α相隨著溫度的升高會轉變?yōu)棣孪�，但經過快速冷卻，β相會形成過飽和的α固溶體，即α"馬氏體相，呈現為針狀。由于轉變的不完全性，有少量的β相殘留下來。在圖2(b)中可看出，β晶界增多，這是由于在α+β雙相區(qū)固溶處理時，部分初生α相經高溫轉變?yōu)閬喎�(wěn)定β相，高溫情況下形成的β相以較快的冷卻速度冷卻至室溫，有少量的β相保留到室溫形成殘留的β相，使得β晶界增多。圖2(c)為TC6合金在β單相區(qū)1000℃固溶處理后的顯微組織，由于固溶處理在β單相區(qū)進行，發(fā)生馬氏體轉變，β相會形成α"馬氏體相，呈現為針狀，并且在β晶粒周圍出現α"相的集束。在組織中只有α"相和β相，這與X射線衍射結果一致，但由于固溶溫度過高，使得合金中的晶粒尺寸增大。圖3為TC6合金經900℃和1000℃固溶處理后，在不同時效溫度處理的XRD圖譜。由XRD圖譜可以看出，經900℃固溶處理的樣品在不同溫度時效后，合金由密排六方結構的α相和體心立方結構的β相組成，沒有發(fā)現其他的相形成，如圖3(a)所示。結合圖1可知，此時的相變過程為α+α"+β(亞穩(wěn))→α+β。同時隨著時效溫度的升高，β相(110)晶面的衍射峰強度隨之升高，表明β相的相對含量亦隨之增加。而經過1000℃固溶處理后，樣品在不同溫度時效處理后，合金中主要有α相和β相組成，同樣β相(110)、(200)晶面的衍射峰強度隨時效溫度的升高而增加，β相的相對含量增多，如圖3(b)所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]退火工藝對TC6鈦合金棒材顯微組織和力學性能的影響[J]. 雷曉飛,董利民,張志強,巴宏波,王海忠,楊銳.  稀有金屬材料與工程. 2017(S1)
[2]鈦合金的應用進展[J]. 原國森,兗利鵬,韓艷艷.  熱加工工藝. 2017(04)
[3]低成本TC4鈦合金板材的組織和性能[J]. 馮秋元,張磊,龐洪,張平輝,佟學文,王鼎春,高頎.  金屬熱處理. 2016(06)
[4]TC4鈦合金的顯微組織及其抗沖擊韌性[J]. 劉建強.  熱加工工藝. 2013(12)
[5]α+β鈦合金微觀組織對強韌性的影響概述[J]. 邵暉,趙永慶,曾衛(wèi)東,葛鵬,楊義.  稀有金屬材料與工程. 2012(07)
[6]等溫鍛造對TC6鈦合金組織和性能的影響[J]. 東赟鵬,李惠曲,王淑云,姜濤.  新技術新工藝. 2009(07)
[7]TC6鈦合金棒材熱處理工藝研究[J]. 朱知壽,王慶如,周宇,王新南.  航空材料學報. 2004(05)
[8]熱處理制度對TC6鈦合金顯微組織的影響[J]. 熊愛明,黃維超,陳勝暉,林海,李淼泉.  中國有色金屬學報. 2002(S1)



本文編號：3025766