熱處理和焊接工藝對新型Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb系鈦合金組織和性能的影響.pdf

1、為滿足航天三院某型號要求，新近研發(fā)了一種新型近α型鈦合金。對于該種全新成分的鈦合金，本文研究了其傳統(tǒng)熱處理工藝下可以獲得的金相組織，研究了由固溶處理和高溫時(shí)效處理組成的雙重?zé)崽幚韺辖鸾M織結(jié)構(gòu)的影響。研究了退火和其他熱處理工藝下新型鈦合金的力學(xué)性能。研究了電子束焊接和氬弧焊工藝對合金焊接結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響。
　　使用金相法測定了新型鈦合金的β相變點(diǎn)為1005℃~1010℃。在雙相區(qū)固溶后在α相區(qū)退火能夠獲得雙態(tài)組織，在β相區(qū)內(nèi)固溶

2、可以獲得魏氏組織。在雙相區(qū)固溶后繼續(xù)在雙相區(qū)時(shí)效能夠有效控制新型鈦合金的顯微組織和各相含量。固溶和時(shí)效溫度均可以影響等軸α相的含量，但以固溶溫度影響為主。時(shí)效溫度和時(shí)間可以影響條狀α相形態(tài)和含量。對組織結(jié)構(gòu)的有效控制可能使合金獲得不同的力學(xué)性能。
　　高溫力學(xué)性能試驗(yàn)表明新型鈦合金具有較好的高溫拉伸性能。隨著溫度升高，材料的強(qiáng)度降低明顯，但強(qiáng)度降低的速度隨著溫度的升高是不斷減小的。材料的屈強(qiáng)比隨溫度的變化并沒有出現(xiàn)明顯的變化。當(dāng)溫

3、度達(dá)到650℃時(shí)，材料仍能保持590MPa的屈服強(qiáng)度。對新型鈦合金進(jìn)行了高溫短時(shí)蠕變性能試驗(yàn)。隨著溫度升高，材料的蠕變性能不斷降低。當(dāng)溫度達(dá)到650℃，性能急劇下降。當(dāng)試驗(yàn)應(yīng)力為450MPa時(shí)，600℃以下的試樣在試驗(yàn)1小時(shí)后仍未發(fā)生斷裂，延伸率僅為2.2％。而650℃的兩片試樣在25分鐘和26分鐘時(shí)就已斷裂。
　　室溫拉伸性能試驗(yàn)結(jié)果表明，退火能夠微量提高新型鈦合金的強(qiáng)度（小于10%），但是也會導(dǎo)致材料塑性微量減小（小于10%）

4、。雙態(tài)組織、魏氏組織和固溶時(shí)效組織強(qiáng)度均大大超過合金原始態(tài)組織和退火組織。雙態(tài)組織和固溶時(shí)效組織能夠提高合金塑性，但魏氏組織塑性極差。
　　采用電子束焊接后的鈦合金焊接試片，室溫焊態(tài)下的抗拉強(qiáng)度、延伸率較高，空氣爐退火后拉伸強(qiáng)度變化不大，延伸率降低；高溫下隨著溫度的升高，延伸率增高，拉伸強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度降低。采用手工氬弧焊的鈦合金焊接試片，常溫拉伸強(qiáng)度與延伸率較高，真空退火后拉伸強(qiáng)度變化不大，延伸率有所降低；高溫下隨著溫度的升高，延