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常規(guī)熱處理對(duì)TC4鈦合金富氧α層及力學(xué)性能的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2015-01-14
鈦合金在熱加工或熱處理過(guò)程中以及在中高溫使用過(guò)程中，會(huì)生成富氧α層。氧是重要的α相穩(wěn)定元素，鈦合金暴露于空氣氣氛中，氧會(huì)通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入合金，引起表面α相數(shù)量及硬度的增加。
鈦合金在熱加工或熱處理過(guò)程中以及在中高溫使用過(guò)程中，會(huì)生成富氧α層。氧是重要的α相穩(wěn)定元素，鈦合金暴露于空氣氣氛中，氧會(huì)通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入合金，引起表面α相數(shù)量及硬度的增加。富氧α層的存在通常對(duì)鈦合金的使用具有一定危害，因此實(shí)際應(yīng)用中會(huì)選擇增加工序?qū)⑵淙コ?。目前在鈦合金氧化方面的研究主要集中在檢測(cè)方法、氧化物數(shù)量、氧化增重方面，針對(duì)富氧α層的研究并不常見(jiàn)，而富氧層對(duì)性能的影響研究則更為罕見(jiàn)。研究富氧α層的生成動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)及其對(duì)力學(xué)性能的影響可以為指定鈦合金熱加工或熱處理及后續(xù)工藝提供理論基礎(chǔ)。
材料采用TC4鈦合金，熱軋退火態(tài)，合金化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為6.23A1、2.32V，余量Ti。TC4合金原始組織為雙態(tài)組織。熱處理溫度為600～950℃，時(shí)間5～180min。加熱條件為空氣氣氛，空冷。試樣尺寸為10mm×10mm×5mm，試樣經(jīng)拋光腐蝕后進(jìn)行顯微組織觀察，并進(jìn)行富氧α層的厚度測(cè)量。根據(jù)富氧α層厚度和保溫時(shí)間、溫度的關(guān)系，確定富氧層的生成動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。力學(xué)性能測(cè)試按GB／T?13239-2006《金屬材料低溫拉伸試驗(yàn)方法》進(jìn)行，采用標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣。對(duì)拉伸斷口進(jìn)行掃描電鏡觀察，確定富氧α層對(duì)鈦合金拉伸性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果如下：
（1）隨保溫溫度升高及保溫時(shí)間的增加，TC4鈦合金富氧α層厚度增厚，且TC4鈦合金強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率及斷面收縮率隨富氧α層厚度的增加而降低。
（2）TC4鈦合金富氧α層的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)曲線呈拋物線形，受氧擴(kuò)散控制，可用Y=at1／2描述。富氧α層的生成屬于熱激活行為。
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