分析了不同固溶時(shí)效溫度對(duì)Ti-6Al-4V-0.5Si合金抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率及顯微組織的影響。結(jié)果表明,固溶處理后Ti-6Al-4V-0.5Si合金中存在較多的六方α′和斜方α″兩種馬氏體相和亞穩(wěn)定相。時(shí)效處理后,馬氏體相和亞穩(wěn)定相分解再結(jié)晶得到分散的α+β相。綜合分析表明,固溶時(shí)效工藝為950℃×30min（水冷,WQ）+480℃×4h（空冷,AQ）,合金的綜合性能最好,此時(shí)合金的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為745.6MPa和8.3%,比鑄態(tài)合金分別提高了24.8%和36.0%。 

【文章來源】：特種鑄造及有色合金. 2020,40(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

不同溫度固溶處理后Ti-6Al-4V-0.5Si鈦合金的微觀組織

圖2為固溶后Ti-6Al-4V-0.5Si鈦合金在透射電鏡下的TEM圖及衍射花樣，圖2a和圖2b中存在明顯的針狀馬氏體組織誘發(fā)的位錯(cuò)缺陷[5]。圖2c和圖2d為薄區(qū)的衍射花樣，通過Jade和Digital micrograph軟件對(duì)TEM圖進(jìn)行標(biāo)定，分析發(fā)現(xiàn)圖2c為α′-Ti，其和α相晶格結(jié)構(gòu)相同，屬于密排六方結(jié)構(gòu)，空間點(diǎn)陣為a=b=0.293nm,c=0.468nm，晶帶軸為，α′與β相之間遵循布拉格晶體結(jié)構(gòu)取向關(guān)系，由體心立方結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕浇Y(jié)構(gòu)，取向關(guān)系為α′（0001）∥β（110），α′[1120]∥β[111]，慣習(xí)面為β{334}或{344}。圖2d上方衍射花樣經(jīng)標(biāo)定為β-Ti，屬于立方晶系，空間群為Im-3m(229），點(diǎn)陣常數(shù)為a=b=c=0.331 1nm，晶帶軸為，下方衍射花樣經(jīng)標(biāo)定為α″-Ti，屬于斜方結(jié)構(gòu)，空間點(diǎn)陣為a=0.301nm,b=0.496nm,c=0.466nm，晶帶軸為，α″是β相向α′相轉(zhuǎn)變的過渡相，是由于固溶過程中來不及轉(zhuǎn)變?yōu)棣痢湎啵渑cβ相晶體結(jié)構(gòu)之間取向關(guān)系為α″（001）∥β（110），α[111]∥β[111]，慣習(xí)面為β{113}。在鈦合金中，馬氏體相變的切變剪應(yīng)力是由滑移和孿生切應(yīng)力共同作用的，常見的切變晶面和方向有立方晶系中的β[111]β和β[111]β或者六方晶系中的。馬氏體相析出的位置在板條狀晶界處會(huì)有大量位錯(cuò)形成。2.3 時(shí)效溫度對(duì)Ti-6Al-4V-0.5Si合金組織及性能影響

鈦合金經(jīng)過固溶形成的馬氏體相及β過冷相不穩(wěn)定，再次加熱時(shí)會(huì)發(fā)生分解，不同的馬氏體相及β過冷相分解過程有所不同，但其最終物相均為穩(wěn)定的α+β相組織和共析反應(yīng)生成的化合物[6,7]。鈦合金時(shí)效溫度為400～650℃，本試驗(yàn)將950℃×30min(WQ）固溶處理后的Ti-6Al-4V-0.5Si合金分別進(jìn)行440、480、520、560℃的時(shí)效處理。圖3為不同溫度時(shí)效處理后Ti-6Al-4V-0.5Si鈦合金的金相組織，其中圖3a和圖3b趨于等軸組織，圖3c和圖3d趨于魏氏組織。這是由于馬氏體分解過程中，可發(fā)生α相再結(jié)晶，在α相界和α′內(nèi)部孿晶界面上下處均勻形核，從而消除針狀α′相，獲得彌散的α+β相組織，起到顯著的強(qiáng)化效果。時(shí)效溫度為440℃時(shí)，由于溫度較低，合金元素大量存在于晶粒內(nèi)部，使組織中仍有少量的亞穩(wěn)定相組織，見圖3a；當(dāng)時(shí)效溫度為480℃時(shí)，組織中主要為等軸α相，因此其塑性相對(duì)較好，見圖3b；當(dāng)時(shí)效溫度繼續(xù)升高時(shí)，發(fā)生再結(jié)晶的過程使晶粒逐漸長(zhǎng)大，且合金元素逐漸向晶界處遷移，見圖3d，大量的第二相在晶界處析出，嚴(yán)重降低了合金的綜合性能。圖4為不同時(shí)效溫度處理后Ti-6Al-4V-0.5Si合金試樣的力學(xué)性能�？梢钥闯�，在440～560℃，合金的抗拉強(qiáng)度隨著時(shí)效溫度的升高逐漸減小，伸長(zhǎng)率呈先增加后減小的趨勢(shì)變化。對(duì)于α+β型鈦合金的時(shí)效強(qiáng)化處理過程，及合金固溶時(shí)生成的亞穩(wěn)定β相、α′相、α″相及ω相的分解過程來看，時(shí)效溫度越高，亞穩(wěn)定β相、α′相、α″相及ω相分解的越充分，可獲得彌散的α+β組織，及TixMx相，對(duì)合金產(chǎn)生強(qiáng)化效果[8,9]。但是隨著時(shí)效溫度升高，合金組織中大晶粒的β轉(zhuǎn)變產(chǎn)物逐漸增多，導(dǎo)致合金的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率持續(xù)減小[10]。當(dāng)時(shí)效溫度為440℃時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度為750.6 MPa，伸長(zhǎng)率為7.8%，當(dāng)時(shí)效溫度為480℃時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度為745.6MPa，伸長(zhǎng)率為8.3%，綜合分析認(rèn)為480℃為Ti-6Al-4V-0.5Si鈦合金較為理想的時(shí)效溫度，此時(shí)，抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別比時(shí)效處理前提高了11.9%和18.2%，比鑄態(tài)合金提高了24.8%和36.0%。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3619006