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TC4钛合金相变温度的测定与分析

文字来源：深圳市恒溢钛业有限公司人气：407发布时间：2018-10-23【小中大】

　　TC4钛合金的应用范围较广，并且应用的领域均属航空、航天工业，其对工艺的要求较高。在钛合金工艺改造过程中需要对其进行热处理，这需要分析钛合金的相变温度范围，文中针对一种钛合金试样采用了三种方法测试，得出相变温度值。
　　1.TC4钛合金的性质及相变温度
　　TC4钛合金（Ti-6Al-4V）的组成是由α和β两相钛合金组成，其优点为：（1）工艺性强；（2）可塑性强；（3）可焊接和耐腐蚀。TC4钛合金应用广泛，在我国主要体现在航空业和航天工业中。
　　对钛和钛合金的加工需要进行热处理，所以TC4钛合金的相变温度的测定十分重要，也是TC4钛合金处理工艺的应用参数，处理时做热加工处理，加工钛合金，使其形成目的形状，需要对钛合金的适用温度进行掌控，这也是在钛合金热处理工艺中氧和氮污染指标的重要参考依据。在钛合金材料的使用工艺中，相变温度或相变温度范围需要有准确的数值，而钛合金的相变温度数值随着钛合金的成分不同和加工历史不同，每批原材料的相变温度也不同。
　　2.TC4钛合金相变温度的测定与分析
　　2.1不同方法对相变温度的测定
　　2.1.1计算法对相变温度的测定
　　钛合金相变温度的变化是热加工后对其中各元素的变化，通过计算法来推算其温度变化，计算法能够在连续升温金相法中提供淬火温度的选择范围[1]。
　　使用计算法对钛合金相变温度的测定公式为：
　　公式中885℃为单纯钛的相变温度；W为各元素的质量值；q为各元素对相变温度的影响。
　　按照TC4钛合金的化学成分和杂质含量对相变温度的影响，计算公式为：
　　钛合金中成分的含量对相变温度的影响作用如表1所示。
　　表1 钛合金中成分的含量对相变温度的影响作用
　　相类型元素质量含量（ppm）影响值（℃）
　　α相 Al 6.12±0.21 +14.5±0.2
　　N 0.01±0.02 +23.2±0.1
　　O 0.16±0.01 +5.5±0.5
　　C 0.012±0.11 +2.5±0.2
　　β H 0.005±0.110 -5.1±0.1
　　V 4.02±0.05 -15.0±0.2
　　Fe 122.0±1.21 -15.3±1.2
　　Si 0.01±0.12 -1.0±0.2
　　根据计算法推算出TC4钛合金的相变温度为885℃+（铝）126.75℃-（钒）56.7℃-（铁）2.01℃-（硅）0.1℃+（碳）4.4℃+（氧）34.0℃+（氮）5.5℃-（氢）1.1℃=995.7℃。
　　2.1.2差热分析法对相变温度的测定
　　差热分析法是借助差热分析仪对试样进行分析，与在相同条件下的试样进行对比，根据两者的温差变化关系建立曲线对比图，对物质状态进行判定[2]。试样采用空冷的冷却方式，对消除变形应力较难控制，所以在DSC试样中存有残余应力，试验开始后，温度会逐渐升高，期间是残余应力的释放，残余应力的释放属于放热行为，所以试样前阶段DSC曲线会偏离基线，而向上放热。
　　2.1.3连续升温金相法对相变温度的测定
　　在热工艺操作中，根据计算法和差热分析法得出的相变温度值确定淬火温度范围，分别将温度控制在980、985、990、995、1000、1005℃中，确定淬火温度间隔为5℃。其α相的淬火温度和临近α相消失温度之间的平均温度便是相变温度。
　　3.结论
　　综上所述，TC4钛合金的应用范围较广，其制作工艺过程需要对钛合金进行热处理工艺，因此，需要了解钛合金的相变温度值。本文通过三种测试方法测试到试样钛合金的相变温度范围，其测量值差异不大，每种方法均能够提供准确数据，但操作方法各有千秋。最终得出，TC4钛合金的相变温度平均值为998℃。
　　参考文献：
　　[1]周利，刘会杰.临时合金元素氢对TC4钛合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响[J].稀有金属材料与工程，2013，02（03）：500-506.
　　[2]朱红，廖鸿.钛合金α+β/β相变点的几种测试方法探讨[J].现代机械，2013，06（03）：85-87.
　　[3]黄剑锋.高强高塑TC4钛合金板材热轧与热处理的组织和性能研究[D].昆明：昆明理工大学，2013.

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