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热强钛合金热处理参数对α2相区成型过程的研究
更新时间:2015.11.23 新闻来源:
 通常以α相和β相的形态来研究热强钛合金的组织。但是在这些合金中常会析出不同类型的硅化物离子,如存在于α相中的Ti3Al粒子。这些析出物会影响合金的性能。例如,存在于α相/β相界处的(Ti,Zr)5Si3硅化物会降低合金的塑性,存在于α相中的(Ti,Zr)6Si3硅化物会降低合金的热强性能。此时,在α相中进行有序化过程形成Ti3Al(α2相)粒子,它能提高合金的热强性,却急剧降低了合金的塑性。α2相是按照粒子生长和长大的机理形成,由于有序化的流动过程也会出现二级相变的可能。因此以α固溶体为主的热强合金的综合性能取决于(α+α2)组织的成型。本文主要研究温度这一热处理参数对α2相区成型过程的影响。
  研究材料以Ti-Al-Zn-Zr-Mo-Si系为主,含12.5at%Al。当β稳定系数为0.7时,Al当量的范围是8-10.5。将20kg的铸锭按照传统工艺进行变形,包括在β区和(α+β)区进行交替变形。合金的最终变形是20-30℃时在两相区进行轧制。合金热处理时通过电接触加热到1150℃保温30秒,随后空冷。在(500-700)℃×(1-100)h条件下进行时效。
  根据棒材的截面研究合金的组织,通过衍射光栅电子显微镜在JEM-2100C和JSM6490仪器上进行研究。利用BrukkerD8Advance衍射计进行X光组织的分析。
  电接触加热后进行的显微X光谱分析显示,如此快速的加热和少量时间的保温不能调整β粒子的形成,在随后的空冷中导致材料成分的不均匀性。例如,合金中含12.5at%Al,在α区冷却时铝浓度的误差已达到2at%。在大多情况下会形成层状组织。
  利用电子显微镜研究组织时也会出现不均匀的(α+β)层状组织。在单个的微小面上会发现带有低密度缺陷的层状α相和β相,其它地方则会出现高密度的未完全结晶组织。此时在波形图上会出现α2相反射,但是未发现单个的α2相粒子。含铝当量越高的合金这种反射越清楚。
  含铝当量低的(铝当量为8)合金不会出现α2相的反射。
  电接触加热和在不同的温度条件下进行时效后,对合金进行机械性能的试验结果显示,合金在500℃时效时不会出现明显的强化和韧性、塑性的降低。时效温度越高,合金的强化效应越不明显,这一情况通常出现在600℃×100h条件下进行时效。同原始态相比,合金的强度提高了50-100MPa,而塑性、韧性都有所降底(在700℃时效后韧性基本上降低到零)
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