研究了Ti-1300合金固溶處理后低速率升溫時(shí)效的α相析出行為及力學(xué)性能。通過(guò)SEM、TEM和拉伸試驗(yàn)等手段對(duì)不同固溶溫度處理的Ti-1300合金進(jìn)行顯微組織觀察和力學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果表明:隨著固溶溫度由820℃降低至790℃,初生α相（αp）的尺寸變化不明顯,但是其含量（面積分?jǐn)?shù)）從0.8%增至6.7%;合金經(jīng)4℃/min升溫速率加熱到500℃時(shí)效4 h,顯微組織中析出次生α相（α_s）的長(zhǎng)度從0.098μm增加到0.440μm。此外,固溶溫度降低使合金的強(qiáng)度與塑性均提高,拉伸斷口由沿晶脆性斷裂特征轉(zhuǎn)變?yōu)轫g窩狀的韌性斷裂特征。820℃固溶處理的試樣其抗拉強(qiáng)度為1358 MPa,斷后伸長(zhǎng)率小于2%,而790℃固溶處理的試樣其抗拉強(qiáng)度為1548 MPa,斷后伸長(zhǎng)率為10.2%,可獲得優(yōu)良的強(qiáng)塑性匹配。分析認(rèn)為790℃固溶處理組織中初生α相含量較多,其尺寸為微米尺度,同時(shí)基體中時(shí)效析出的片層α_s相能產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化效果。 

【文章來(lái)源】：金屬熱處理. 2020,45(09)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

Ti-1300合金在不同固溶溫度下保溫7 h的顯微組織(a,b)以及Al元素的濃度分布(c,d)

圖5(a)為T(mén)i-1300試驗(yàn)合金經(jīng)兩種工藝處理后的拉伸試驗(yàn)所測(cè)得的工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線，圖5(b)為拉伸試驗(yàn)結(jié)果。由最終結(jié)果可知，M1工藝處理后的試樣平均規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度(Rp0.2)為1023 MPa，平均抗拉強(qiáng)度(Rm)為1358 MPa，斷后伸長(zhǎng)率(A)小于2%，塑性較差，由圖5(a)拉伸曲線結(jié)果也可以看出，M1工藝的試樣在宏觀上未表現(xiàn)出明顯的塑性變形特征。M2工藝處理的試樣平均屈服強(qiáng)度為1479 MPa，平均抗拉強(qiáng)度為1548 MPa，平均斷后伸長(zhǎng)率為10.2%。由此可知，隨著固溶溫度降低，試驗(yàn)合金在強(qiáng)度提高的同時(shí)，塑性也大幅提升。相對(duì)于文獻(xiàn)[13]報(bào)道的Ti-1300合金抗拉強(qiáng)度為1430 MPa，對(duì)應(yīng)的斷后伸長(zhǎng)率為8%，本試驗(yàn)的M2工藝下合金的強(qiáng)塑性匹配得到進(jìn)一步提升。圖5(c)為T(mén)i-1300試驗(yàn)合金經(jīng)兩種工藝處理后的維氏硬度測(cè)試結(jié)果。試驗(yàn)合金經(jīng)M1工藝得到的硬度值比M2工藝得到的硬度值高出35 HV10。硬度變化主要?dú)w因于組織中αs相的變化，合金在820℃固溶后以低速率升溫至500℃時(shí)效，β晶粒內(nèi)得到的αs相細(xì)小彌散，初生"相數(shù)量較少，導(dǎo)致合金的硬度高;固溶溫度降低至790℃，時(shí)效后析出的αs相尺寸增加，數(shù)量減少，同時(shí)初生"相數(shù)量增加，導(dǎo)致硬度降低。本研究結(jié)果表明Ti-1300合金硬度變化規(guī)律和強(qiáng)度變化規(guī)律不一致，原因是合金的抗拉強(qiáng)度還取決于拉伸載荷下合金塑性變形過(guò)程與微孔萌生行為。圖5 Ti-1300合金不同熱處理工藝下的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線(a)、拉伸性能(b)和硬度測(cè)試結(jié)果(c)

圖4 Ti-1300合金在不同熱處理工藝的組織形貌(a～d)及相含量和尺寸統(tǒng)計(jì)(e～f)為了進(jìn)一步分析不同工藝下合金的變形特征，在拉伸試樣斷口附近取TEM樣品進(jìn)行觀察。圖6(a)為工藝M1試樣的透射照片，觀察到αp相中有少量位錯(cuò)，可以判斷出試樣沒(méi)有發(fā)生明顯的塑性變形，此外，均勻細(xì)小的αs相彌散分布于β基體中，組織內(nèi)界面總數(shù)增多，增加了β基體位錯(cuò)滑移阻力，試樣在拉伸載荷下不發(fā)生宏觀塑性變形。圖6(b)為工藝M2試樣的透射組織，αp相周?chē)鸀棣禄w析出的交錯(cuò)排列的片層狀αs相，αp相內(nèi)分布有大量位錯(cuò)線，且形成了位錯(cuò)纏結(jié)，說(shuō)明αp相發(fā)生了明顯的塑性變形，宏觀上工藝M2試樣表現(xiàn)出優(yōu)異的塑性。這和圖5(a)的拉伸試驗(yàn)結(jié)果相吻合。


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