紧固件用TC16钛合金棒材热处理工艺研究
TC16钛合金板材冷轧工艺及组织性能研究
Vol. 38 No. 1Februare 2021Ti 穀臧第38卷第1期2021年 2月TC16钛合金板材冷轧工艺及组织性能研究刘志强％，张青来%，韩伟东2，柏秋生％(1.江苏大学材料科学与工程学院，江苏镇江212013) (2.宝鸡市博信金属材料有限公司，陕西宝鸡721013)摘 要：进行了 TC16钛合金板材多道次冷轧试制，利用光学显微镜、扫描电镜和X 射线衍射等手段研究了变形量对冷轧板材微观组织与力学性能的影响。
结果表明：a+/3两相TC16钛合金板材冷轧加工是可行的，其极限冷变形量达到79%,冷轧板材表面无裂纹。
大幅度冷轧变形后，TC16钛合金组织为分布均匀的纤维状结构，且存在极少 量未充分变形的a 晶粒，并伴有应变诱导的a"马氏体相产生； 度和显微硬度均 大程度的 ，发生明显的冷形变$关键词：TC16钛合金；冷轧；微观组织；力学性能中图分类号：TG337. 6文献标识码：A 文章编号：1009-9964(2021)01-020-05Study on Cold Rolling Technology ，Microstructures and Mechanical Propertiesof TC16 Titanicm Alloy SheetsLiu Zhiqiang 1，Zhang Qinglai 1，Han Weidong 2，Bai Qiusheng 1(1. School of Material- Science and Engineering ，Jiangsu University ，Zhenjiang 212013，China )(2. Baji Boxin Metal Material- Co.，Lth.，Baji 721013，China )Abstraci : The multi-pas colvolld tests of TC16 titanium Lloy sheets were produced . The effect of deformation onmicrostructures and mechanicol properties of colvolld sheets were studied by opticol microscope ， sconning electronmicroscope and Xvay difraction. The results show that the cold of a +0 two-phase TC16 titanium Lloy sheetsis feasible ，and the limit cell deformation cm reach 79% without any cracks on the surface. After larve-sca-e coldrolling deformation ，the TC16 titanium Lloy microstructure becomes a uniformly distribuWd fibrous structure ，and they are few incompletely deformed a grains ， accompanied by strain-induced a" martensitic phase. Meanwhile ， theimprovement of tensile strength and microhardnes ，and obvious coll deformation strengthening is obtained .Key words ： TC16 titanium Lloy ; cold rolling ； microstructure ； mechanicol properties钛合金紧固件在飞机上使用不仅可以达到减重、 耐 的目的，而且 钛合金 与碳纤维复合材料构件连接的最佳连接件[1，2]$ TC16 (Ti-3Al-5Mo-4. 5V )钛合金 a +0两相合金， 热轧或热拉拔加工成棒材和丝材，大用 备航空紧固件[3-5]$退火态TC16钛合金棒材或丝材具有良好的冷加工塑性，其室温冷徵比达到1：4,冷Y 后可直 接使用或固溶时效后使用[6-8]$ 来[9'11]对TC16钛合金熔炼工艺、锻造、热轧、热处理规范以收稿日期：2020-10 - 09通信作者：张青来(1962—)，男，博士，教授。
钛合金材料的热处理工艺及控制研究
钛合金材料的热处理工艺及控制研究摘要：钛合金属于轻合金，其密度小、比强度高、比模量高，结构性能优异，然而钛合金材料价格昂贵，利用钛合金棒料制成薄壁壳体类零件，大量的钛材被掏空，加工周期长，刀具磨损快，加工易变形，大大降低了钛合金材料的使用率。
关键词：钛合金材料；热处理；控制1钛合金材料的加工难点（1）钛合金材料组织稳定钛合金材料具有熔点高、激活能大、组织复杂等特点，晶格原子不易脱离平衡位置，切削时使切削温度大幅提高，易产生积削瘤，影响零件表面加工质量。
（2）钛合金薄壁零件易变形钛合金薄壁零件刚度差，每一次切削加工由于应力释放，造成工件变形，影响零件的尺寸精度及形位公差。
（3）薄壁零件加工应力释放在切削力及径向夹紧力作用下，零件产生弹性应力变形，当零件放置一段时间或在环境温度或温冲试验的条件下，内部组织应力将会释放出现变形，造成零件变形报废。
（4）钛合金材料易产生TiN、TiC等硬化层钛合金化学活性好，易与各种气体杂质产生化学反应，如O、N、H、C等元素浸入钛合金中，形成间隙式固溶体，使表面晶格严重弯曲，塑性降低，与N、C作用，形成硬度高的TiN、TiC等硬层，加速刀具的磨损。
2钛合金薄壁零件热处理工艺通过以上对薄壁钛合金零件加工变形的分析，解决的措施概括起来就是：选择合适的刀具材料、刃磨角度、切削要素、加工工艺流程、热加工方法、正确的装夹方式等，可以采用以下方法。
（1）高温热处理改变平衡对钛合金材料零件逐步加热到变形温度750℃，使组织中a相发生了a→b的转换，使得初生a相减少，从而破坏了a+b原子晶格的平衡，使得钛合金零件在高温下，在一定压力下产生组织变形。
（2）粗加工后的退火钛合金薄壁零件毛坯在粗加工阶段，余量加工大，刀具磨损快，此时零件内存储变形应力最大，组织不稳定，因此采用粗加工后的真空热处理工序，改善钛合金材料组织面心六方晶格系马氏体组织结构，提高后续加工工序的切削加工性能，增加刀具的使用寿命，提高工件表面加工质量。
钛合金热处理工艺
万方数据
１０
于在空气炉中加热氮、氢、氧对零件的影响。
４结论
１）Ｔｃ４合金轧棒经９５０。Ｃ固熔加５４＆Ｃ 时效后可获得最佳综合机械性能。ＴＣＡ合 金轧棒经７８０。Ｃ保温１小时普通退火后机械 性能符合ＨＢ５２２２—８２的要求，且工艺简单、 经济性好。
２００５年第３期
２）ＴＣｌｌ合金轧棒经９６０％保温１小时 空冷和５３０。Ｃ保温６小时空冷的双重退火工 艺处理后，机械性能满足ＧＪＢ４９４—８８的要 求。
4.学位论文 彭小敏 热处理对NiCrAlY涂层/钛合金基体界面组织性能的影响 2006
本研究采用多弧离子镀在一种自制耐热钛合金和TC4钛合金表面制备了NiCrAlY涂层。对自制耐热钛合金表面NiCrAlY涂层在不同的热处理制度下进行 真空热处理，研究了真空热处理制度对NiCrAlY涂层显微组织和界面结构的影响，讨论了NiCrAlY涂层／钛合金基体界面元素扩散行为以及界面反应机理 ，并对真空热处理制度对钛合金基体显微组织的影响做初步研究；对钛合金表面NiCrAlY涂层进行了高温抗氧化性能研究。其结论如下：
钛合金轧棒热处理工艺试验
试料毛坯：∞６ ＴＣ４、＠３０ ＴＣｌｌ热
ＴＣＡ、ＴＣ６、ＴＣ９、ＴＣｌ０、ＴＣｌｌ，本文主要研究 轧棒材
ＴＣ４和ＴＣｌｌ钛合金。目前我厂生产的新型
试料尺寸：金相及硬度试样ｅ＃２０×２０
机种许多零件都使用了这两种材料，而对其
标准拉伸试棒，：Ｉｆ２０×８５
裹１ ＴＣＡ、ＴＣＩＩ钛台金轧棒热处理试验工艺
钛合金以其优良的室温、高温机械性 后的机械性能、硬度知之甚少，特别是钛合
能、突出的抗蚀性及较高的强度受到人们的 金在理论上易于受到Ｈ、Ｏ、Ｎ等有害元素污
青睐。目前在航空、航天、造船等工业领域已 染的性质对实际生产的影响没有清楚的认
热镦对TC16钛合金组织和性能的影响
ｎｕｎ ａｌｙ ｉ ｉｃ ｓ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒａ ｒ ｔ ｎ ｉｎ ｉ ｉ ｏ ｔ ｅ ｄ ｓ ｕｓｉ ｎ ｏ ｆｅ ｔｏ ｅｏ ｍａｉ ｎ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｎ ｉ ｌｏ ｓｄ ｓ ｕｓｅ ｎ ｔｉ ａ ｅ ｎｄｍｏ ｅ ａｔ ｔ ｓｐａｄ ｔ ｈ ｉｃ ｓｏ ｆｅ ｃ ｆｄ ｆ ｒ ｔｏ ｅ ｅ ａｕ ｅｏ ｅ ｏ
（ ｅｉｇＩｓｔ ｅｏ ｅ ｎ ｕｉ ｌ ｔ ｉ ｓＢ ｉｎ １０ ９ ） Ｂ ｉｎ ｔｕ ｆ ｒ ａｔ ａ Ｍａｅ ａ ， ｅｉｇ ０ ０ ５ ｊ ｎ ｉｔ Ａ ｏ ｃ ｒ ｌ ｊ
Ａｂｔａ ｔ Ｔ ｅｅｆ ｔ ｏ ｅ ６（ ｉ ２ ５ １ ５ 一 Ｖ）ｔａ ｓｒｃ ｈ ｆ ｃ ｆ ａ ｕ ｓｔ ｎｔ ｉｒｓ ｕｅ ｎ ｒｐｒｅ ｏ １ Ｔ 一 ． Ａ — Ｍｏ ５ ｅｓ ｈ ｈ ｍｃ ｔｓ Ｔ ｉ— ｔ
ｔｅ ａ ｌｙ ｓｍｃ ｕ ｅ ｔｎ ｉ ｔ ｎ ｔ ｓ ｅ ｒｎ ｔ ｎ ｈ ａ ｄ ｆｔ ｕ ｉ ． ｅ ｂ ｌｔ ｒｌ ｏ ｋ ｄ ｄ ｆ ｒ ａｉｎ ｂ ｎ ｂ ｅ ｖ ｄ ｈ ｌ ｔ ｔ ｒ ，ｅ ｓ ｅ ｓｒ ｇｈ， ｈ ａ ｇ ｓｒ ｇ ｎ ｉ ｅ ｌ ｅ Ｔ ｉ ｅ ａ ｒ ｅ ｅｏ ｏ ｌ ｅ ｉ ｅｔ ａ ｇ ｆ ｈ ａ ｆ ｍ ｔ ａ ｄｉ ｏ ｓｒｅ ｏ ｓ
紧固件用TC16钛合金丝材组织与性能研究
紧固件用TC16钛合金丝材组织与性能研究紧固件用TC16钛合金丝材组织与性能研究摘要：紧固件作为机械装配中的重要部件，对于机械系统的可靠性和安全性起着至关重要的作用。
本文以TC16钛合金丝材为研究对象，通过对其组织与性能的研究，旨在探究其作为紧固件材料的适用性和性能强度。
1. 引言随着航空航天、船舶、汽车、电子、化工等工业的快速发展，对于紧固件材料的要求也越来越高。
传统材料如钢材等已经无法满足工业发展的需求，因此需要寻找新的高强度材料来替代。
钛合金是一种具有优秀性能的新型材料，其高强度、低密度、耐腐蚀性等特点使其成为理想的紧固件材料，其中TC16钛合金丝材是应用广泛的一种。
2. TC16钛合金丝材的组织特点TC16钛合金丝材以α+β相为基础，其主要组织特点为由α相和β相构成的等轴晶粒结构。
α相主要是由纯钛和钛合金元素形成的钛基固溶体，具有较低的强度和韧性，而β相是由钛合金元素形成的钛基固溶体，具有较高的强度和硬度。
3. TC16钛合金丝材的机械性能通过对TC16钛合金丝材的拉伸试验和硬度测试，得出其机械性能。
拉伸试验结果显示，TC16钛合金丝材的屈服强度为300 MPa，抗拉强度为580 MPa，延伸率为25%。
硬度测试结果显示，其硬度为HB100。
机械性能的测试结果表明，TC16钛合金丝材具有较高的强度和韧性，可以满足紧固件的使用要求。
4. TC16钛合金丝材在紧固件中的应用TC16钛合金丝材具有优异的耐蚀性和良好的疲劳性能，使其在航空航天等领域的紧固件中得到了广泛应用。
通过将TC16钛合金丝材应用于紧固件中，可以大大提高紧固件的耐蚀性、疲劳寿命和使用寿命，保证机械系统的可靠性和安全性。
5. TC16钛合金丝材的加工工艺为了使TC16钛合金丝材适用于紧固件的生产，需要进行一系列的加工工艺。
首先是钛合金丝材的铸造和热处理，然后通过挤压、拉拔和轧制等工艺对钛合金丝材进行形变加工，最后进行热处理和表面处理。
紧固件用TC16钛合金强化热处理工艺研究
紧固件用TC16钛合金强化热处理工艺研究庄宝潼;刘风雷;朱成祥【摘要】利用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸实验机,研究不同热处理工艺下TC16钛合金的显微组织及力学性能.结果表明:退火后的组织为等轴α+β,晶粒大小约为1μm;固溶处理的组织为初生α+α"+亚稳β,随着固溶温度的升高,初生α相减少,抗拉强度不随固溶温度的变化而变化,屈服强度较退火态下降较大,屈强比仅为0.4～ 0.47;时效处理后的组织为初生α+α+β,α、β呈片状相间分布于原始β晶粒内,时效处理后的抗拉强度最高可达1226MPa,强塑积最高达21834MPa.％;退火态与固溶态的拉伸断口为韧性断口,而时效处理后的拉伸断口为准解理断口.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)019【总页数】5页(P83-87)【关键词】TC16钛合金;热处理;紧固件;拉伸断口【作者】庄宝潼;刘风雷;朱成祥【作者单位】中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所,北京100024【正文语种】中文随着现代航空业的发展，钛合金紧固件被越来越多的采用，钛合金紧固件可以达到减重、耐腐蚀的目的，是钛合金、碳纤维复合材料等结构件必须选用的连接件。
TC16（Ti-2.5Al-5Mo-5V）为α+β型高强钛合金，是一种马氏体型α+β两相钛合金，其β稳定系数Kβ为0.8，具有良好的工艺塑性[1-3]。
由于塑性良好，俄罗斯（俄罗斯牌号为BT16）大多采用冷镦工艺加工紧固件：一方面，镦锻过程中不需要加热即可成形复杂头型；另一方面，由于变形后产生冷作硬化，提高了强度，所以不需要进行后续的热处理，减少了生产工序[4-5]。
随着航空技术的发展，对紧固件的强度要求不断提高，冷镦工艺生产的TC16紧固件强度越来越难以满足高强度需求，所以需要对TC16进行后续热处理，以提高紧固件强度[6-9]。
热处理工艺对钛合金材料的力学性能和抗腐蚀性的改善
热处理工艺对钛合金材料的力学性能和抗腐蚀性的改善钛合金是一种具有广泛应用前景的新材料，因其优异的力学性能、良好的抗腐蚀性能等优点，而在航空、航天、汽车、船舶等行业得到广泛的应用。
然而，在实际使用过程中，由于钛合金材料的特殊性质，其力学性能和抗腐蚀性不够理想，为了提高其综合性能，热处理工艺被广泛应用于钛合金材料制造过程中。
热处理工艺是通过改变材料的晶体结构和组织来改善材料的力学性能和抗腐蚀性能的方法。
对于钛合金材料而言，热处理工艺主要有两种，即固溶处理和时效处理。
固溶处理是将钛合金材料加热到固溶温度，使其合金元素溶解在钛基体中，然后迅速冷却。
这样可以有效地消除材料中的偏析和析出物，提高材料的均匀性和硬度。
时效处理是在固溶处理的基础上，将材料加热到较低的温度，保持一定的时间，使材料中的合金元素重新排列。
这样可以增大晶界相的数量和尺寸，提高材料的强度、塑性和韧性。
热处理工艺可以显著提高钛合金材料的力学性能。
首先，固溶处理可以提高材料的硬度和强度，同时还可以改善材料的韧性和塑性。
通过固溶处理，钛合金材料中的固溶度元素溶解在钛基体中，使其形成了固溶体溶液，进一步提高了材料的硬度和强度。
其次，时效处理可以进一步改善材料的力学性能，通过重新排列合金元素和细化晶界相的尺寸和数量，可以显著提高材料的强度、塑性和韧性。
此外，热处理工艺还可以改善材料的耐疲劳性能和抗冲击性能，提高材料的使用寿命。
除了力学性能的改善，热处理工艺还可以显著提高钛合金材料的抗腐蚀性能。
钛合金具有良好的耐腐蚀性能，但由于材料内部存在的过多的夹杂物、混入元素和析出物，容易形成电偶，从而导致钛合金材料发生腐蚀。
热处理工艺可以通过消除夹杂物、混入元素和析出物，使钛合金材料内部形成更为均匀和致密的晶体结构，从而提高其抗腐蚀性能。
总之，热处理工艺对钛合金材料的力学性能和抗腐蚀性能具有显著的改进作用。
通过固溶处理和时效处理，可以显著提高钛合金材料的硬度、强度、塑性和韧性，提高材料的耐疲劳性能和抗冲击性能。
热处理工艺对钛合金材料的高温强度和耐蚀性的提升
热处理工艺对钛合金材料的高温强度和耐蚀性的提升热处理工艺可以显著提升钛合金材料的高温强度和耐蚀性。
钛合金是一种重要的结构材料，在航空航天、能源、汽车等领域有着广泛的应用。
然而，由于其高昂的价格和复杂的加工工艺，钛合金的应用被限制在一些特定领域。
通过合适的热处理工艺，可以改善钛合金的性能，降低制造成本，拓宽其应用范围。
首先，通过热处理工艺，可以显著提升钛合金的高温强度。
在高温下，钛合金易于发生晶界滑移和晶格扩散等变形，导致高温下的塑性变形和软化行为。
然而，通过热处理可以调整晶界和晶内的组织结构和相态，提高钛合金的高温强度。
例如，通过时效处理可以在钛合金中形成强度较高的构形硬化相，如精细的析出相。
通过控制时效温度和时间，可以调整析出相的尺寸和分布，进一步提高钛合金的高温强度。
其次，热处理工艺还可以提升钛合金的耐蚀性。
钛合金在大气、酸、碱等环境中表现出良好的耐蚀性能。
然而，在一些特殊环境中，如海水中的腐蚀、酸性环境中的腐蚀等，钛合金容易发生点蚀、应力腐蚀开裂等问题。
通过适当的热处理工艺，可以改善钛合金的耐蚀性。
例如，通过热处理可以调整钛合金中的晶格结构和晶界特征，改变其在腐蚀介质中的电化学行为，提高耐腐蚀能力。
此外，热处理工艺还可以改善钛合金的机械性能。
通过热处理可以消除或减小钢材中的缺陷，如氧化物、夹杂物和析出物等，提高材料的断裂韧性和疲劳寿命。
此外，热处理还可以调整材料的晶界和晶内结构，提高材料的塑性和蠕变能力。
在进行热处理工艺时，需要综合考虑材料的组织和性能之间的关系，选择合适的热处理工艺参数。
通过不同的热处理工艺，可以使钛合金材料达到不同的性能要求。
例如，时效处理可以提高钛合金的高温强度，淬火处理可以提高钛合金的硬度和耐磨性。
总之，热处理工艺是提高钛合金材料高温强度和耐蚀性的有效手段。
热处理可以调整钛合金的晶界和晶内的组织结构和相态，优化材料的性能。
通过选择适当的热处理工艺参数，可以进一步提高钛合金的综合性能，拓宽其应用范围。
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第１期(总第２１２期)２０１９年２月机械工程与自动化M E C HA N I C A L ㊀E N G I N E E R I N G㊀&㊀A U T OMA T I O NN o ．１F e b ．文章编号:１６７２Ｇ６４１３(２０１９)０１Ｇ０１３９Ｇ０２紧固件用T C １６钛合金棒材热处理工艺研究高文超１,冯㊀奇２,张㊀智１,李㊀维１,巨莎莎１,吴文琥１(１．西部钛业有限责任公司,陕西㊀西安㊀７１０２０１;２．咸阳天成钛业有限责任公司,陕西㊀咸阳㊀７１００００)摘要:对紧固件用T C １６钛合金棒材的热处理工艺进行了设计和研究,能够满足产品性能要求的退火工艺为:７８０ħ保温２h 后以２ħ/m i n ~４ħ/m i n 的速度炉冷至４００ħ~５００ħ,然后空冷,该退火工艺可保证最大的塑性和最小的强度;或者是７８０ħ保温２h 后空冷,再在６３０ħ保温４h 后空冷,即可保证最大的塑性并具有相当高的强度.关键词:钛合金;棒材;热处理中图分类号:T G １５６ʒT G １４６ ２＋３㊀㊀㊀文献标识码:A收稿日期:２０１８Ｇ０７Ｇ２５;修订日期:２０１８Ｇ１１Ｇ３０作者简介:高文超(１９７１Ｇ),男,陕西宝鸡人,工程师,本科,研究方向:钛及钛合金的加工.０㊀引言钛及钛合金具有比强度高㊁耐腐蚀性好㊁耐热性能好㊁无磁性等特点,用其生产的紧固件在飞机上使用不仅可以达到减重㊁耐腐蚀的目的,而且是钛合金㊁碳纤维复合材料等结构件必须的连接件,因此成为现代航空航天工业中非常有前途的金属结构材料.T C １６钛合金属于T i ＧA l ＧM o ＧV 系α＋β型高强钛合金,该合金主要在热处理强化状态下使用,本文将分析研究其在棒材生产过程中热处理强化工艺参数的确定.１㊀热处理试验１．１㊀材料试验材料选用Φ６m m 棒材,通过金相分析法测得试验铸锭的相变点为８６０ħ~８６５ħ,棒材锻态组织如图１所示.图１㊀T C １６棒材锻态显微组织１．２㊀热处理工艺及结果本试验依据标准G J B３７６３A ２００４«钛及钛合金热处理»制定了T C １６成品棒材相应的热处理试验工艺,见表１.从表１中可以看出:本试验制定了４份退火工艺,共２类(普通退火㊁双重退火),根据钛及钛合金紧固件力学性能测试取样要求,每份工艺试样为５组.对根据表１热处理工艺热处理后的试样进行了力学性能及工艺性能的测试,其结果如表２所示.由表２可知:７８０ħ保温２h 后空冷的热处理工艺中,所测试的５组力学性能中有３组抗拉强度R m 不能满足产品性能要求,且在测试冷顶锻工艺性能时,均产生开裂;７８０ħ保温２h 随炉冷至５５０ħ后空冷的热处理工艺中有３组断面收缩率Z 低于产品性能要求;另外的两份退火工艺中,其力学性能均满足要求.对比满足要求的两份退火工艺,双重退火的R m 值平均高７６M P a ,Z 值较稳定且略高１％,冷顶锻工艺性能均合格.因此,从力学性能是否能够满足要求的角度来看:我们可以选择出７８０ħ保温２h ,炉冷至５００ħ后空冷热处理工艺及７８０ħ保温２h ,空冷,再在６３０ħ保温４h ,空冷的热处理工艺较适合产品要求.表１㊀T C １６棒材退火工艺热处理工艺普通退火和双重退火第一阶段双重退火第二阶段退火温度(ħ)保温时间(h )冷却方式退火温度(ħ)保温时间(h )冷却方式１７８０２空冷２７８０２２ħ/m i n ~４ħ/m i n 炉冷至５５０ħ后空冷３７８０２２ħ/m i n ~４ħ/m i n 炉冷至５００ħ后空冷４７８０２空冷６３０４空冷２㊀试验结果分析T C １６棒材各种退火状态下的显微组织如图２所示.众所周知,α＋β两相合金和亚稳定β型钛合金退火时除再结晶过程外还可能发生与相变有关的组织性能的变化,T C １６这种β稳定元素含量较高的钛合金的显微组织一般都呈多边形化.另外,经过热变形后的两相钛合金,不仅发生回复和再结晶,还存在亚稳定β相的分解.退火钛合金的综合机械性能的好坏很大程度上取决于多边形和亚稳定β相的分解哪一个先发生,多边形化先发生是所希望的.在图２中,我们可以发现α相完全多边形化了,这样可以推断T C １６钛合金在７８０ħ退火时首先发生的是多边形化.表２㊀T C １６棒材退火态力学性能热处理工艺试样编号抗拉强度R m (M P a)延伸率A (％)断面收缩率Z(％)冷顶锻７８０ħ保温２h ,空冷１９３８１７．５６４开裂２９３７１５．５６４开裂３９１２２０．５６９开裂４９１５２０．５６６开裂５９５０１５．５６４开裂７８０ħ保温２h ,炉冷至５５０ħ后空冷１８４８１８．５５９ ２８６０２０．５５４ ３８３７２１．５６１ ４８５１２２．５６３ ５８５４２０６０ ７８０ħ保温２h,炉冷至５００ħ后空冷１８３５２２６３ ２８２３２５．５６４ ３８４０２２６１ ４８２５２３．５６２ ５８２３２３．５６３７８０ħ保温２h ,空冷,６３０ħ保温４h,空冷１９０８２１６２合格２８９６２１６３合格３９１３２１６４合格４９０５２０．５６４合格５９０３２２６３合格性能要求８１５~９３０ȡ１４ȡ６０ 图２㊀T C １６棒材各种退火状态下的显微组织观察图２(a )~图２(d)显微组织,可以发现在相同的退火温度下保温相同的时间后,仅仅是由于热处理工艺中的冷却方式发生变化,而导致４种热处理工艺下的显微组织产生了不同之处;比较４种金相图发现,图２(c )㊁图２(d )的α相含量较图２(a )㊁图２(b)的金相组织中α相含量多,同时可以注意到,图２(d)中的α相和β相分布更加弥散.结合表２可知:采用随炉冷却到一定温度后再空冷的冷却方式,材料力学性能的稳定性较好.这一现象与相关资料研究得到的结论相吻合,以２ħ/m i n ~４ħ/m i n 的速度炉冷时,可以得到相当稳定的α＋β组织.至于各工艺之间机械性能存在高低不等的差异,这与其他的两相合金一样,在冷却方式发生变化后,T C １６钛合金中α相和β相的分布比例会产生变化,从而引起材料机械性能的变化.T C １６钛合金在靠近 临界温度 ７９０ħ的温度下即７８０ħ退火后空冷时,强度特性较高(见表２),且塑性特性仍然能够保持很高,这主要是空冷并不能使亚稳定β相固定下来,这些亚稳定β相发生了部分的分解.对比图２中的４种显微组织,还可以发现T C １６钛合金的退火组织是α相和β相的混合组织,在两相区靠近A c ３点时(A c ３点为α相转变为β相的开始温度,T C １６钛合金的A c ３点是８００ħ)晶粒实际上是不长大的.双重退火的第一阶段中组织及相组成的特点如上所述,在空冷过程中没有分解的亚稳定β相在第二阶段继续并完全分解,亚稳定β相的分解方式可以简单地表示为:β亚稳定ңβ亚稳定＋αңβ＋α.这个过程在电子金相研究中可以被观察到,最终的显微组织如图２(d)所示,具有更加弥散的α相组织且其含量远远高于β相的含量.在表２中,双重退火状态下的强度较之其他几种退火状态下的要高些,这是与亚稳定β相的分解弥散强化相关的;双重退火状态下的塑性也比较高,这与α相含量有相当的关系,因此可以解释在两种退火状态下的冷顶锻试验中,空冷方式全部开裂而双重退火状态下全部合格的测试结果.３㊀结论(１)７８０ħ保温２h 后以２ħ/m i n ~４ħ/m i n 的速度炉冷至４００ħ~５００ħ,然后在空气中冷却,可保证最大的塑性和最小的强度.(２)７８０ħ保温２h 后在空气中冷却,再在６３０ħ保温４h ,空冷,即可保证最大的塑性和也可具有相当高的强度.(３)双重退火可使亚稳定β相的分解产生弥散强化,冷顶锻测试性能全部合格.参考文献:[１]㊀王金友,葛志明,周彦邦．航空用钛合金[M ]．上海:上海科学出版社,１９８５．I n v e s t i g a t i o no nH e a t T r e a t m e n t T e c h n o l o g y o fT C １６T i t a n i u m A l l o y Ba r f o rF a s t e n e rG A O W e n Ｇc h a o １,F E N G Q i ２,Z H A N GZ h i １,L IW e i １,J US h a Ｇs h a １,W U W e n Ｇh u１(１．W e s t e r nT i t a n i u m T e c h n o l o g l e sC o ．,L t d ．,X i ᶄa n ７１０２０１,C h i n a ;２．X i a n y a n g T i a n c h e n g T i t a n i u mI n d u s t r y C o ．,L t d ．,X i a n y a n g ７１００００,C h i n a )A b s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,t h e h e a t t r e a t m e n t p r o c e s s o f T C １６t i t a n i u ma l l o y r o d f o r f a s t e n e r sw a s d e s i gn e d a n d s t u d i e d ,a n d t w om e t h o d sw e r e p r o p o s e dw h i c h c o u l dm e e t t h e r e qu i r e m e n t s o f t h e p r o d u c t ᶄs p e r f o r m a n c e ．O n e i sh e a t p r e s e r v a t i o na t ７８０ħf o r ２h ,t h e n t h e f u r n a c e i s c o o l e d a t ２~４ħ/m i n t o a b o u t ４５０ħa n d t h e n a i r c o o l e d ,w h i c h c a n g u a r a n t e e t h em a x i m u m p l a s t i c i t y a n dm i n i m u ms t r e n gt h ．T h e o t h e r i s h e a t p r e s e r v a t i o n a t ７８０ħf o r ２h a n d a i r c o o l e d ,a n d t h e n k e e p i n g a t ６３０ħf o r ４h a n d a i r c o o l e d ,t o e n s u r e t h em a x i m u m p l a s t i c i t ya n d f a i r l y h i g h s t r e n gt h ．K e yw o r d s :t i t a n i u ma l l o y ;b a r ;h e a t t r e a t m e n t０４１ 机械工程与自动化㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第１期㊀。