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另一实验研究发现,β相在转变时的温度,对于强度、残余应力而言,是其发生转折的一个点。当合金固溶的温度低于β相在转变时的温度的时候,一旦固溶的温度开始上升,合金的强度伴随温度的增加,强度随之增加,残余应力也得到了缓慢的提高。当合金固溶的温度高于β相在转变时的温度的时候,出现的现象就是,固溶的温度提高之后,合金的强度伴随温度的增加,反而却呈现了下降的趋势,并且合金的残余应力开始大幅度的降低。TC4钛合金在塑性的性能方面,是伴随温度的升高反而持续的呈现下降的趋势。
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近年来又研发了BT36钛合金,分别用于HK8,IIC90A等发动机。同样,美国也将Ti64,Ti811,Ti6242等钛合金 分别用于JT90,F-110等发动机中嘲。典型高温钛合金的主要技术见表2。俄罗斯的高温钛合金发展完善和成熟,形成了一套完整的钛合金体系。在某一温度级别有两三个可选的高温钛合金牌号,如可在500℃下使用的合金有BT8、BT9和BT8-1,550℃使用的合金有BT25和BT25y,600℃使用的合金有BTl8y和BT36。俄罗斯推荐BT25y用于航空发动机高压压气机450-550℃下使用的轮盘和转子叶片,推荐BTl8y用于550—600't3下使用的轮盘。虽然BT36已研制出来,但似乎没有受到相应的重视。我国曾引进了俄罗斯生产的BT36合金盘件和棒材,经分析,该合金盘件和棒材上存在大量的成分偏析,成分均匀性的问题没有得到很好地解决,而且其高温性能也没有达到IMl834合金的水平。
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总结,钛合金的热处理工艺可以归纳为:(1)消除应力退火:目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。
(2)退火:目的是为了获得好的韧性,改善加工性能,有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。
(3)固溶处理和时效:目的是为了提高其强度,α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理,在生产中只进行退火。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。此外,为了满足工件的要求,工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺
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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。