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β21s钛合金薄板不同热处理性能的研究

文字来源：深圳市恒溢钛业有限公司人气：463发布时间：2018-10-25【小中大】

　　钛及钛合金具有低密度、比强度高的特点，已广泛应用于航空航天领域。β21s钛合金的名义化学成分为 Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si ，具有优良的冷热加工性能和冷成型性能，而该合金是目前唯一加入Si元素的β型钛合金，其抗氧化性能极其优良，是常用的β型钛合金Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn 合金的100倍。
　　本文着重研究β21s钛合金的固溶处理及固溶时效处理后的性能，为该合金在后续的应用领域提供了一定的技术参考。
　　1 试验
　　实验所采用的材料是宝钛集团生产的，经过三次真空自耗电弧炉熔炼得到的铸锭。经测试，其α+β/β相转变温度为820℃。铸锭在经过高温锻造，中间热轧，最终由四辊可逆轧机轧出成品，成品厚度为1.0mm冷轧板材。
　　在成品板材上切取试样，进行不同的固溶时效的热处理试验，固溶温度分别为800℃/30min、830℃/30min、850℃/30min，时效温度分别为537℃/8h AC、580℃/8h AC、593℃/8h AC、640℃/8h AC。
　　2 结果与讨论
　　2.1 固溶处理后的力学性能及组织
　　β21s钛合金板材经过800℃/30min AC、830℃/30min AC、850℃/30min AC 固溶处理后的力学性能见表1：
　　β21s钛合金纤维组织照片见图1-图3。
　　2.2 板材固溶结果分析
　　从图1-图3中的显微组织和表1中的数据分析，可以得出，β21s合金板材在相变点以下的温度进行固溶时，其组织晶粒仅仅只是发生回复现象，并未发生再结晶，依然为纤维组织，虽然强度有一定的降低，但塑性较轧态改善不是很大。而在相变点以上进行固溶时，晶粒发生了明显的再结晶，随着固溶温度的提高，晶粒长大明显。但强度在不同温度固溶时，变化不是很明显，但塑性随着温度的升高，增加趋势明显。
　　2.3 固溶时效后板材的力学性能
　　冷轧β21s板材在经过830℃/30min AC固溶?理后再经过时效处理。因为β21s钛合金在时效温度低于500℃时极易析出脆性相ω相，因此试验选的时效温度参考国外同类产品要求，时效制度分别选取537℃/8h AC、580℃/8h AC、593℃/8h AC、640℃/8h AC，其测试结果见表2：
　　2.4 固溶时效后板材的力学性能结果分析
　　从表2中我们可以看出随着时效温度的不断提高，β21s板材的力学性能逐步下降，而塑性不断提高。
　　我们认为β21s是亚稳态β型钛合金，因此我们认为当板材进行时效时会令亚稳定β相分解造成弥散强化，令强度提高塑性下降，而随着时效温度的不断提高，板材晶粒逐步长大，因此造成强度降低而塑性提高。
　　3 结束语
　　（1）β21s钛合金在经过830℃～850℃/30min AC的热处理即可实现完全固溶处理，固溶处理后有900MPa的高强度及8%的延伸率，强度-塑性性能优异。
　　（2）β21s钛合金在固溶时效状态下可以达到1250MPa以上的高强度和大于4%的延伸率，随着时效温度的提高，强度下降，塑性提高。

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