不同热处理工艺下TC4-DT钛合金的显微组织及力学性能

研究了几种热处理制度对TC4-DT钛合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：等轴或双态组织具有好的拉伸性能,片层组织能够有效提高材料的断裂韧性;控制单相区固溶的冷却速度以及第二重热处理的温度和冷却速度,可以获得不同尺寸的片层组织;单相区固溶后空冷,再经两相区第二重热处理,空冷的组织中含有粗的初生仅片层和细小的次生α片层,炉冷的组织中α片层变厚,单相区

第2 9卷第 1期2 2, 01正

2月

Ti嚣

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不同热处理工艺下 T 4一D C T钛合金的显微组织及力学性能祝力伟，王新南，朱知寿(北京航空材料研究院，北京 10 9 ) 0 05

摘

要：研究了几种热处理制度对 T 4一D C T钛合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：等轴或双态组织具

有好的拉伸性能，片层组织能够有效提高材料的断裂韧性；控制单相区固溶的冷却速度以及第二重热处理的温度和冷却速度，可以获得不同尺寸的片层组织；单相区固溶后空冷，再经两相区第二重热处理，空冷的组织中含有粗的初生片层和细小的次生片层，炉冷的组织中片层变厚，单相区固溶后水冷得到马氏体组织，在两相区热处理保温时，马氏体组织直接分解成粗的片层。采用 l0 5￣// C+95%/ ./ C+5 0℃// C多重热处 1 C 1h A 5 15h A 5 6h A理，可以获得粗细相问的片层组织，具有更好的强度一塑性一断裂韧性的综合匹配。 关键词：钛合金；热处理工艺；显微组织；力学性能

1前言 随着损伤容限设计思想的提出和发展，国内外先后出现了一批具有高的断裂韧度和疲劳裂纹扩展

处理工艺，研究不同热处理制度对 T 4D C .T钛合金显微组织及力学性能的影响，旨在为获得该钛合金强

度 -性一塑韧性最佳匹配的热处理工艺提供依据。

抗力的损伤容限型钛合金材料，并已在飞机的结 J构件中得到成功应用 j,主要有 T-A 4V E I i 1 L _、 6 4 JTi6 2 2S_J -2 2 5、

2实验 实验原材料为真空自耗电弧熔炼方法制备的+ 5 m T 4D 30m C .T钛合金铸锭，经扒皮、去冒口后在110℃开坯锻造，并在两相温区 ( 5 经两次锻 5 9 0o C)

TC21 6 _J

、

T 4D 等。将该类合金 C一T

在两相区固溶加时效处理得到等轴或双态组织，可

以获得高强度、高塑性以及优异的抗疲劳强度，但断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展能力较低，而经热处理得到的片层组织，可以提高材料的断裂韧性和疲劳裂纹扩展抗力 _,但晶粒过分长大且

在晶界处 8 J

造，最终得到尺寸规格为 9 m×20m×L的板 0m 1 m材。板材最终态显微组织为等轴组织 (图 1。采见 )用淬火金相法测得 O+￣/转变温度为 9 9℃。//, 3 3 7

形成连续平直的晶界 O网络，使材料的塑性显著降/低，对区固溶工艺参数的要求苛刻。通过卢区固溶后时效处理获得片层组织，在提高损伤容限性能的同时，往往会损失塑性，即强度 .性一塑韧性的匹配

很难满足，解决片层组织的塑性问题一直是钛合金热处理的技术难题。

T 4D C一T钛合金是结合纯净化技术而研制的一种损伤容限型钛合金，对强度、塑性、断裂韧性和裂纹扩展速率提出了更高的要求，有望成为飞机用大

图 1实验用 T 4D C一 T钛合金显微组织Fi .1 Optc lmi rsr c u e o 4一 g ia co tu t r fTC DT lo o x e i e t aly f re p rm n

采用箱式电阻炉 (温精度为±3 o,分别对控 C) T 4D C - T钛合金进行如下制度的热处理。 ( )相区 1两固溶+时效：两相区 9 0 o// C 5 3 C 1h A、9 5℃// 1h A、9 0℃// C热处理，然后进行 5 0 o/ / C 7 1h A 5 6h C

型整体化框、梁、接头等关键承力构件的主干材料。 研究热处理工艺对显微组织与力学性能的影响规律， 对于正确表征、评价和应用 T 4D C .T钛合金具有重要意义。本实验采用两相区固溶+时效、不同的热收稿日期：2 1—1 0 0 1 2— 5

A C时效处理。( ) 2不同的热处理工艺：①单相区1 1 5℃/ 0 1h固溶处理，空冷，得到魏氏组织，然后在两相区分别进行 9 0℃/ ./、9 5o/ ./ 3 15h AC 5 C 15h A、9 5o 15h F C 5 C/ ./ C热处理，最后进行 50℃// 5 6h

基金项目：总装预先研究资助项目( 110 0 0 ) 5 3 2 13 7作者简介：祝力伟 (9 2 ) 18一，男，博士研究生。