东莞市石碣镇无脱碳钛合金固溶热处理加工

　　在综述的展望部分中，我们指出:(1）理想状态下，LPBF制备钛合金在制备复杂形状零件和缩短生产周期方面具有很大优势。然而，目前的技术应用与上述优势还存在一定的差距。例如，LPBF技术固有的表面粗糙度和内部缺陷需要后续表面处理和热等静压处理来解决。

　　(2）此外，如何减轻组织与性能的各向异性需要开展进一步研究。

　　(3）在组织和性能方面，LPBF制备的双相钛合金具有较细的微观组织，导致了较高的拉伸强度和高周疲劳强度。然而，细晶组织不利于断裂韧性和抗蠕变性能的提高。因此，针对如何获取高强高断裂韧性抗蠕变的微观组织需要对后续热处理进行进一步研究。

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　　钛和钛合金具有高强度、良好的耐热性和耐蚀性等特性，在航天、航空、核电、造船及汽车等领域应用广泛，在轴承行业也崭露头角，具有良好的发展前景［1⁃3]。TC4是钛合金中可以热处理强化的α＋β型钛合金，也是应用广泛和重要的一类钛合金［4]。激光用于金属表面热处理，由于其加热和冷却过程中过热度及过冷度均大于常规热处理，可获得细化和超细化金属表面组织，由此可获得更高的表面硬度［5]。因此可利用激光表面改性技术应用于钛合金，以提高钛合金表面的耐磨性。本文对TC4钛合金进行了不同工艺的激光表面强化处理，研究不同工艺的激光表面强化处理对其表面硬度和硬化层组织的影响，并与其他固溶处理工艺进行了对比。

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　　高温钛合金的发展及其微观组织高温钛合金也称耐热钛合金（使用温度在400 ℃以上），被广泛应用于航空工业领域并对高温钛合金的需求呈高速增长趋势，代表合金有美国的Ti‒1100、英国的IMI834、俄罗斯的BT18Y、中国的Ti60、Ti600和Ti65等，成分均为Ti‒Al‒Sn‒Zr‒Mo‒Si系，并且属于近α型钛合金（如表1所示）。近α型钛合金兼顾了α型钛合金的高温蠕变强度和α+β型钛合金的高静强度，稳态下以α相为基体，含有不超过2%（质量分数）的β相稳定元素，具有较好的结构和组织稳定性，是航空航天用高温钛合金的主要合金体系。Zr和Ti在周期表中属于同族（IVB）元素，性质相似，并且原子尺寸接近，不论在高温β相区还是在低温α相区，Zr和Ti都会无限固溶，形成无限固溶体，对钛合金产生固溶强化。

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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。