广州市番禺区高频超音频优质工艺

　　图4 双相区固溶时效（α+β STA）处理固溶温度与时间对初生α相组织特征的影响。(3) 微观组织与性能之间的关系

　　这一部分着重总结了激光粉末床熔融钛合金中微观组织特征对性能的影响，包括拉伸性能、疲劳性能、断裂韧性、蠕变以及腐蚀性能。图5a为打印态、热处理态与热等静压态片层组织中α片层厚度与屈服强度之间的Hall-Petch关系；图5b为马氏体组织、α+β片层组织与双态组织的力学性能分布，可见双态组织在拉伸性能上拥有高强高韧的特点。

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　　表５ ＴＢ８与 Ｔｉ－１５－３钛合金氧化数据比较８）、 Ｔｉ－４５Ｎｂ合金

　　Ｔｉ－４５Ｎｂ 合金属于一种稳定 β 型钛合金，是一种铆钉钛合金材料。初，铆 钉用钛合金材料主要以纯钛为主，但是纯钛紧固件强度太低，在一些高承载部位，纯钛 紧固件无法满足要求，所以急需一种塑性接近于纯钛，而强度高于纯钛的钛合金材料，常用的亚稳定β型钛合金变形抗力大，室温塑性与纯钛相差较大。后来，人们研制出了 Ｔｉ－４５Ｎｂ合金，这种合金室温塑性高，室温伸长率可达２０％，断面收缩率高达６０％，冷加工能力十分。与纯钛相比，Ｔｉ－４５Ｎｂ合金具有较高的抗拉强度和剪切强度，分别达到４５０ＭＰａ和３５０ＭＰａ。

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　　2冷却速率在固溶处理工艺中冷却速率的不同，钛合金在性能的获取上也会不同，当下常见的冷却方式有炉冷、水冷、空冷等。

　　实验研究发现，TC4钛合金在经过退火之后，炉冷中能够得到一种现象，那就是α相均匀的分布在β相中，内应力因此被消除，组织稳定性、使塑性由此提高，强度、硬度因此降低。另一实验研究发现，在炉冷的整个过程当中，存在着相对很深的韧窝，在得到的强度方面空冷高于炉冷。另一实验研究又发现，韧窝在空冷中也同样存在，还因此提高了空冷的冲击韧性，在获取的等轴α相中空冷比炉冷要细小，空冷的塑性由此被提升。在得到的力学性能的综合方面，由于空冷比炉冷、水冷，但是在强度上空冷比水冷低，因此未来的固溶处理工艺，在对冷却速率的研究上要加强，让TC4钛合金经过空冷之后，在强度、硬度上得到提高，进而让TC4钛合金在力学的综合性能上得到的提高。

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　　钛合金优良的特性表现在:密度小（4.51g/cm3，钢的 57％）、强度高（抗拉强度680-1180Mpa）、硬度高（30-40HRC）、工作温度范围宽（高热600℃、低温-253℃）、耐蚀性好、无磁、热导率小、抗阻尼性能低等。

　　近年来，钛合金在航空航天、海洋工程、船舶、汽车、化工、电子、医疗、电力等行业的需求日益增多，广泛的市场需求正逐步加速钛合金锻造工艺与技术的发展。

　　本文主要为大家讲解一下钛合金热处理种类和热处理规范，有不当之处，欢迎指正。

　　01、钛合金热处理种类

　　钛合金常用的热处理方法为退火、固溶和时效处理。退火适用于各类钛合金，主要是为了获得最佳的力学性能，消除应力、提高塑性和稳定组织。固溶和时效处理是钛合金强化的主要手段。

　　去应力退火

　　退火温度比再结晶温度低100-250℃；

　　目的是为消除或减少加工过程中出现的内应力，防止和减少变形。

　　完全退火

　　又称:再结晶退火

　　退火温度接近再结晶温度和β转变点之间，退火过程主要发生再结晶，温度高于该合金的再结晶温度。

　　目的是降低硬度、提高塑性、稳定组织、改善加工性能。

　　双重退火

　　包括高温和低温两次退火，退火后空冷；高温为β转变点以下20-160℃，低温为相变点以下300-500℃。

　　目的是提高组织和性能的稳定性。

　　等温退火

　　双重退火的特殊形式

　　先加热到β转变点以下20-160℃，保温后，转移到低温炉（600-650℃）保温，然后出炉空冷到室温。

　　适用于β稳定元素含量较高的钛合金，采用缓慢冷却，使β相充分分解。

　　目的是得到稳定组织。

　　固溶处理

　　α+β两相区转变温度以上，β转变点以下28-83℃以下加热，特殊情况也可在β转变点以上加热，随后淬火。

　　目的是获得高比例时效强化的亚稳态β相。

　　时效处理

　　一般在425-650℃之间加热，时效温度和时效时间可以根据时效硬化曲线确定；

　　目的是促进亚稳态β相的分解或析出，从而提高合金强度。