东莞市石碣镇超深冷处理安全系数

　　图3 Ti合金及添加不同质量分数TiB 2 钛基复合材料的电子背散射衍射形貌和α片层尺寸分析:（a）Ti‒6Al‒4V；（b）0.16%TiB 2 ；（c）1.61%TiB2；（d）3.22%TiB2随着我国科技“三步走”战略布和航空航天工业的发展，高温钛合金领域被高度重视。高性能钛基复合材料是高温钛合金的进一步发展方向，其理论使用温度可突破600 ℃，可以显著扩大钛合金的应用范围，传统制造方法在材料显微组织、制备技术及后处理等方面已经取得较多研究成果。随着增材制造技术在航空航天核心功能部件中的应用，将原位生成颗粒增强钛基复合材料与增材制造技术相结合，制备致密化水平高、耐高温、高强度的复合材料，研究增强体的种类、形状尺寸、体积分数对粉体熔化凝固特性影响规律，使钛基中TiB、TiC增强相达到纳米级，不仅可以提高复合材料的硬度和强度，而且可以提高复合材料的延展性。

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　　英国的高温钛合金发展得为成熟，有自己独立的体系，形成了不同温度下使用的钛合金牌号系列。到目前为止，IMl685合金是英国在航空发动机上应用范围广和数量多的一种高温钛合金，如用于Rolls-Royes公司的RB211系列发动机、RBl99发动机、Adour发动机和M53发动机等。IMl829合金用于RB211-535C发动机的高压压气机。制作的后3级盘、鼓筒及后轴用电子束焊为一体，取代了RB211-535C上的镍基合金材料，使转子重量减轻30％。IMl834合金的成功研制又为一些高性能发动机提供了坚实的技术支撑，虽然研制出的时间并不长，但已在多种发动机上得到了试验和应用，如波音777飞机选用的民用大型发动机Trent700(湍达)，其高压压气机的轮盘、鼓筒及后轴均用IMl834合金，采用电子束焊接工艺焊为一体。使得Trent700成为新型民用发动机中种采用全钛高压压气机转子的发动机，明显地减轻了发动机的重量，EJ200发动机的高压压气机转子也采用了IMl834合金。IMl834也正用于普惠公司的PW350发动机上。

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　　热处理对TA2钛合金的力学性能有显著影响。以下是经过不同热处理后的TA2钛合金典型性能参数:从以上数据可以看出，退火处理后的TA2钛合金延展性显著提高，而固溶处理后的抗拉强度和屈服强度显著增加，但延伸率有所降低。退火处理后，TA2钛合金的显微组织主要由等轴晶粒组成，晶粒大小均匀。而经过固溶处理后，显微组织中会出现更多的针状组织，晶粒尺寸较小。

　　由于TA2钛合金具有的综合性能，其在各个工业领域中得到了广泛应用。例如，在航空航天领域，TA2钛合金被用作制造飞机发动机的压气机叶片和机身结构件；在化工领域，TA2钛合金用于制造耐腐蚀的热交换器和管道。

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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。