淺談熱處理對Ti2448合金冷軋板組織和性能的影響

苗高蕾

（西安航空職業技術學院，陜西 西安 712000）

0 前言

在社會經濟發展的推動下，科學技術獲得了良好的發展環境，取得了巨大的進步，新的技術和設備層出不窮，極大地方便了人們的生活。但是，由于部分設備使用環境的特殊性，對自身的構成材料提出了更高的要求。普通的金屬材料難以滿足這種需求，因此，技術人員將多種金屬的特性融合為一體，使得其各自的性能得到了最大程度的發揮，產生了許多特種金屬，也就是通常所說的合金。合金的出現和發展，極大的推動了社會的進步，其意義是十分重大的。

1 Ti2448合金概述

Ti2448合金是鈦合金的一種，主要應用于醫療衛生領域，作為人造骨骼的基本原料使用。鈦合金興起和發展于20世紀50年代，屬于合金的一種，是以金屬鈦為基礎，添加其他元素所組成的合金，自身具有強度高、耐候性好、抗腐蝕、抗高溫等優點，在多個領域得到了廣泛應用。

鈦合金在醫學領域的應用，起源于人體骨骼的替代需求。例如，部分病患由于各種原因，需要更換骨骼，但是普通的金屬材料可能對人體造成危害，而塑料材料等的強度和韌性難以滿足使用需求。因此，相關技術人員將目光放在了合金領域。由于要滿足人體的使用需求，合金必須具備重量輕、抗侵蝕、強度高、使用壽命長等特點，經過不斷的試驗，最終得到了Ti2448合金。該合金屬于亞穩β鈦合金，與人體骨骼的楊氏模量相似，可以充分滿足人體自然使用的需求，因此成為人體骨骼的最佳替代金屬，在醫療方面得到了廣泛應用。

2 熱處理對于Ti2448合金冷軋板組織的影響

為了檢驗熱處理對于Ti2448合金冷軋板組織和性能的影響，需要結合相應的試驗分析，才能切實保證數據的準確性和真實性。選擇適量的合金，通過相應的設備對其進行熱處理，結合試驗所得結果，對其進行分析。

根據試驗過程中觀察到的情況，可以明確：在550-900℃的溫度下，對試樣冷軋板進行退火處理，10min后，觀察到冷軋板組織的晶粒尺寸會隨著退火溫度的不斷上升，逐漸變大。其基本情況如下：

溫度（單位：℃）晶粒尺寸（單位：nm）550-600 ≤100 600-650 600 700-900 10000

同時，在退火過程中，運用X射線對材料進行衍射分析，結果表明，材料在650℃以下進行退火處理時，其分析結果呈α相，在700℃以上進行退火處理時，則沒有α相析出。換言之，Ti2448合金在（α+β）與β相之間相互轉變的溫度在650-700℃之間。而經過750℃以上的高溫退火10min后，在450-500℃的時效后，對材料進行分析，則析出針狀α相，且隨著時效時間的增加，α相的體積分數也在不斷擴大；隨著時效溫度的提高，α相析出的優先級也越來越高，與其他亞穩β型鈦合金的情況基本一致。分析其產生的原因，主要是合金的β轉變溫度相對較低，時效溫度越低，α相在晶界的析出要高于晶體內部，而如果時效溫度繼續降低，則α相呈現均勻析出，與β相差距減小。另外，退火處理溫度的降低，也會導致低溫時效α相的析出。最終試驗結果表明，通過降低退火溫度，可以緩解時效過程中α相的形成和析出，從而避免其對于合金冷軋板力學性能的不利影響。

3 熱處理對于Ti2448合金冷軋板性能的影響

熱處理對于Ti2448合金冷軋板性能的影響主要體現在力學方面，而影響因素則包括多個方面。

3.1 退火

通過適當的退火處理，可以對Ti2448合金冷軋板的拉伸性能以及楊氏模量進行調節，使得板材在室溫環境下的塑性得到顯著提高，以700℃以上的退火溫度想過最為顯著；如果退火溫度低于550℃，則合金板材的拉伸強度以及屈服強度或有所下降，但是趨勢并不明顯；同時，只要對材料進行退火處理，就必然會提高其楊氏模量，只是相對而言，當退火溫度在700℃以上時，提升相對較小，并不顯著；退火溫度在650℃以下時，則楊氏模量會隨著溫度的不斷降低，呈現出明顯的上升趨勢。

3.2 時效

以700℃以上的樣品退火為例，如果在460-500℃的溫度范圍內，進行短時間的退火，則對于材料強度的影響并不明顯。而隨著時效時間的逐漸延長，材料的強度和彈性模量也會不斷提高。一般情況下，當時效時間達到4h時，提升的程度最為明顯。同時，隨著時效溫度的提升，材料的彈性模量和屈服強度也會出現較大的提高。因此，對于單步退火處理的冷軋板材而言，使用雙步熱處理技術，可以在保持材料的高強度和低彈性模量的情況下，提升其在室溫環境下的塑性。

4 結論

通過上文的試驗和分析，可以得出以下結論：

4.1 Ti2448合金冷軋板的內部晶粒組織，會隨著退火溫度的升高而不斷長大，在提高材料塑性的同時，使得其強度和楊氏模量降低

4.2 經過退火處理后，材料會隨著時效時間的延長而增加析出α相的體積分數，并逐漸由晶界析出向晶內析出轉變。在這個過程中，材料自身的強度和楊氏模量會逐漸增加

4.3 通過對α相的含量以及晶粒尺寸的控制，可以對合金的力學性能與楊氏模量之間的相互關系進行調節

［1］崔天成,李述軍,郝玉琳,楊銳.熱處理對Ti2448合金冷軋板組織和性能的影響[J].材料研究學報,2008,22(3):225-230.

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