循環(huán)次數(shù)對(duì)TC4鈦合金組織和力學(xué)性能的影響
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更新時(shí)間：2016-05-10
鈦合金的魏氏體組織特征為原始粗大的β晶粒的晶界上分布著連續(xù)的α網(wǎng)，在β晶粒內(nèi)分布著片狀的α束域，片狀α之間為層片狀β相。由于魏氏組織中α相和β之間保持嚴(yán)格的晶體學(xué)位相關(guān)系，從而使其組織具有頑強(qiáng)的“遺傳性”，通過常規(guī)熱處理和非淬火條件下的循環(huán)熱處理很難改善其組織結(jié)構(gòu)。
? ? 鈦合金的魏氏體組織特征為原始粗大的β晶粒的晶界上分布著連續(xù)的α網(wǎng)，在β晶粒內(nèi)分布著片狀的α束域，片狀α之間為層片狀β相。由于魏氏組織中α相和β之間保持嚴(yán)格的晶體學(xué)位相關(guān)系，從而使其組織具有頑強(qiáng)的“遺傳性”，通過常規(guī)熱處理和非淬火條件下的循環(huán)熱處理很難改善其組織結(jié)構(gòu)。鈦合金中的α β轉(zhuǎn)變是一個(gè)形核和核長大的過程，當(dāng)兩個(gè)同素異構(gòu)體的比容差別較大時(shí)，在相變過程中就會(huì)引起體積效應(yīng)而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，形成位錯(cuò)或空位，促使發(fā)生再結(jié)晶，從而造成α片層組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，甚至變短球化。研究人員通過β區(qū)淬火再加α+β區(qū)循環(huán)熱處理，有效改善了魏氏組織。
試驗(yàn)材料為某研究院提供的Φ280mm的TC4盤件。通過金相法測得相變點(diǎn)為（985±5）℃，所取試樣均在盤件的1/2圓周上。為獲得試驗(yàn)所需的魏氏組織，首先將所取得的試樣在β區(qū)退火（1020℃×1h，AC），然后將試樣在β區(qū)淬火（1020℃×30min，WQ），之后在α+β區(qū)960℃×10min 750℃×10min分別循環(huán)1次、3次、5次、7次和9次。循環(huán)結(jié)束后對(duì)所有試樣進(jìn)行雙重退火（940℃×30min，AC+700℃×4h，AC），拉伸試驗(yàn)在雙重退火后按照GB/T228—2002《金屬拉伸試驗(yàn)方法》進(jìn)行；采用GSM6460掃描電鏡對(duì)拉伸斷口進(jìn)行觀察和分析。金相試樣用HF＋HNO3＋H2O（體積比1∶2∶5）腐蝕液侵蝕后，在OLYMPUSPMG3光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行顯微組織觀察。研究結(jié)果：
（1）在960℃×10min 750℃×10min范圍循環(huán)熱處理時(shí)，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，TC4合金的強(qiáng)度緩慢降低，塑性增加，在循環(huán)9次后，斷面收縮率明顯增加。
（2）隨著熱循環(huán)次數(shù)的增加，條狀α的長徑比逐漸減小，并出現(xiàn)部分球化。循環(huán)9次時(shí)，在片狀β基體中析出次生片狀α相。在相同循環(huán)次數(shù)下，經(jīng)雙重退火后，條狀α明顯粗化，組織更加穩(wěn)定。
（3）通過SEM對(duì)拉伸端口觀察分析表明：拉伸斷口斷裂形式由未循環(huán)時(shí)的解理斷裂→解理+韌窩斷裂→韌窩斷裂轉(zhuǎn)變。
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