氢对α＋β钛合金固态相变的影响.pdfVIP

第33卷 第5期 ‘稀 有 金 属 2009年 10月 V0L33 No．5 CHINESE JOURNALOFRAREMETALS OcL20o9 氢对 0c+13钛合金固态相变的影响 孙中刚 ，王耀奇 ，李晓华 ，侯红亮 ，周文龙 (1．大连理工大学材料科学与工程学院，辽宁大连 116023；2．北京航空制造工程研究所，北京 100024) 摘要：研究了氢对TC4钛合金高温淬火过程的亚稳相转变以及其微观组织的演变的影响。试验结果表明，随着氢含量的增加，氢首先促进了 TC4钛合金中斜方马氏体 Ot”的生成，d体积分数降低。在0～0．45％(质量分数)之间，形成了d和 OL”共存的独特组织，并在0．45％时Ct”马氏 体体积分数达到最大；继续增加氢含量，氢开始抑制马氏体，促进更稳定的体心B的生成。亚稳相分解试验表明，氢降低了马氏体分解转变 温度，随着时效温度的升高和氢含量增加，显微硬度降低。同时，与 分解相反，经过时效后 ，B相取代 13~首先在马氏体 ”内析出，细化 了晶粒。 关键词 ：钛合金；TCA；相变；组织 doi：10．3969／j．issn．0258—7076．2009．05．010 中图分类号 ：TG146．23 文献标识码 ：A 文章编号：0258—7076(2009)05—0657—05 钛合金具有熔点高、比重小、比强度高、耐热 1 买 验 性好、塑性好、耐蚀性好等优点 ¨J。因此，自 1795年钛被发现以后，已Et渐成为一种重要的结 实验材料为轧制 TC4钛合金棒材，化学成分 构材料。钛合金按其退火组织可分为仅型钛合金、 如表 1。试样尺寸为①8mmX3mm，经表面处理 p型钛合金和仅+p型钛合金，其中后两类钛合金 后置人 自制的管式氢处理炉，保持炉内真空 5× 均可以通过热处理(淬火 +时效)提高其强度，而 10 Pa以上，加热至750oC后，充人高纯氢气 ，保 热处理强化的理论基础是钛合金的马氏体相变 J。 温2h后空冷。氢含量通过称量置氢前后材料的重 氢处理技术是近年来改善钛合金性能的一种新方 量获得。天平为Sartorius高精度物理天平，精密天 法。它是利用氢作为临时合金元素，通过不同的处 平感量 1X10～g。置氢后利用金相法测定 了氢 理工艺来改变合金的相成分和组织结构，从而改 TC4钛合金相变点的影响，并根据相变点的变化研 善合金各种加工性能 -S；。TC4钛合金作为应用最 究了合金亚稳相变特点。实验将置氢后的试样装 为广泛的钛合金，在氢处理技术上也引起了广泛 入石英管中抽高真空并封装。电阻炉中加热至设 的关注和研究。这些研究主要集中在提高加工性 定温度中，保温 30min后淬火，淬火时入水瞬间 能和细晶强化上 引。文献表明，氢处理可以提高 将石英管挤碎，淬火延迟时间小于3S。高温下，氢 TCA钛合金的超塑性，降低超塑变形温度。13％～ 的平衡分压很小，极少量的氢溢出就足以使管内 16％(质量分数)的氢可以降低30％的流变应力或者 的氢压达到平衡。因此可以认为淬火后氢没有逸 降低变形温度80℃_812]。Kerr等利用氢的合金化以 出。淬火后，通过称重和真空退火测定处理过程 中 及马氏体转变细化了晶粒，提高了合金的力学性 表 1 TC4合金原始材料化学成分 能 。尽管利用氢处理技术改善了TC4钛合金加 Table1 ChemicalcompositionoftheTCA~loy(％．mass 工性能，但是关于氢致钛合金相成分，相变以及亚 fraction) 稳相变