熱處理工藝對(duì)BTi—6554鈦合金管材組織及性能的影響

代春等

摘 要：文章研究了不同固溶時(shí)效制度BTi-6554對(duì)管材的力學(xué)性能的影響。研究表明，在所選的熱處理工藝中，熱處理為770℃/30'WC+580℃/保6h·AC制度下的強(qiáng)度-塑性匹配較好。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度；固溶時(shí)效；力學(xué)性能

隨著艦船及航空工業(yè)的發(fā)展，迫切需要高結(jié)構(gòu)效益的鈦合金材料，因此高強(qiáng)高韌成為鈦合金發(fā)展的主要方向之一。例如，上世紀(jì)七十年代，兩種典型的高強(qiáng)高韌鈦合金——Ti-1023（Ti-10V-2Fe-3Al） 和BT22（Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe）替代高強(qiáng)度鋼（如30CrMnSiA）用于制造飛機(jī)承力構(gòu)件，使飛機(jī)結(jié)構(gòu)減重20%以上，目前該兩牌號(hào)鈦合金在航空領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著國內(nèi)外宇航及艦船工業(yè)的發(fā)展，人們希望得到更高強(qiáng)度和更高韌性相匹配的鈦合金材料[1]。

BTi-6554合金是我國自主研制開發(fā)的一種新型β型高強(qiáng)高韌鈦合金，其強(qiáng)韌性的匹配優(yōu)于Ti-1023及BT22，是一種高結(jié)構(gòu)效益鈦合金。合金開發(fā)經(jīng)歷了成分設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、小型試驗(yàn)及中型試驗(yàn)四個(gè)階段。目前已可批量生產(chǎn)棒材及管材。BTi-6554合金是宇航、兵器、艦船等行業(yè)結(jié)構(gòu)件用材的優(yōu)良材料，已先后提供航天緊固件、兵器某彈戰(zhàn)斗部、海底電纜管道、裝甲板、一級(jí)方程式賽車彈簧等不同行業(yè)試驗(yàn)用料。文章介紹了該合金的管材的研制，為航天及艦船工業(yè)提供了一種新型高結(jié)構(gòu)效益的鈦合金。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

實(shí)驗(yàn)用寶鈦集團(tuán)真空自耗電弧爐經(jīng)兩次熔煉的鑄錠，其主要化學(xué)成份為：Al4.0， Mo5.1，V5.0， Cr5.4，相轉(zhuǎn)變溫度約為790℃。該鑄錠的在2500t快鍛機(jī)鍛造多個(gè)火次鍛造規(guī)格為210mm棒材。在3150t擠壓機(jī)上擠壓規(guī)格為Φ81×12mm，熱處理后再進(jìn)行機(jī)加工得到我們的需要的產(chǎn)品。

用此擠壓管材做以下熱處理實(shí)驗(yàn)后對(duì)棒材進(jìn)行室溫拉伸性能及顯微組織研究。根據(jù)本產(chǎn)品的性能要求，文章中選用的熱處理制度如下：

2.3 結(jié)果分析

從力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)情況來看，R態(tài)的室溫強(qiáng)度達(dá)到870MPa，在工程上很難得到應(yīng)用，文章選用的上述熱處理制度由于時(shí)效制度的差別反映在力學(xué)性能上隨時(shí)效溫度的提高室溫強(qiáng)度逐漸降低，抗拉強(qiáng)度分布在1075～1328MPa之間。延伸率變化不大，δ5在10～11.5%之間。從數(shù)據(jù)情況來看，770℃/保30'WC+580℃/保10h·AC制度下的強(qiáng)度及塑性均較好。

從顯微組織圖3的圖A、B、C、D來看，兩相區(qū)固溶+時(shí)效處理后，顯微組織為均勻少量的初生α+時(shí)效基體的雙態(tài)組織。晶粒內(nèi)分布著不同程度的第二相粒子析出，在四種熱處理?xiàng)l件下，彌散析出的針狀次生α相組成了片層結(jié)構(gòu)，這些平行的片層結(jié)構(gòu)間，又有許多短的針狀次生α相形成，兩種形態(tài)的次生α相交織在一起，具有很高的強(qiáng)化效應(yīng)，使其管材強(qiáng)度處于較高水平[2]。

3 結(jié)束語

（1）文章選用的四種熱處理制度下770℃/保30'WC+580℃/保10h·AC制度下的強(qiáng)度-塑性匹配較好。（2）通過熔煉、鍛造、擠壓方法通過后續(xù)的熱處理生產(chǎn)BTi-6554高強(qiáng)高塑鈦合金管材是可行的。

參考文獻(xiàn)

[1]王韋琪，等.陜西有色金屬控股集團(tuán)有限責(zé)任公司第一次科技大會(huì)論文集[Z].2013.

[2]葛鵬，等.稀有金屬材料與工程[Z].2005，5：790-794.