熱處理工藝對BTi—6554鈦合金管材組織及性能的影響

代春等

摘 要：文章研究了不同固溶時效制度BTi-6554對管材的力學性能的影響。研究表明，在所選的熱處理工藝中，熱處理為770℃/30'WC+580℃/保6h·AC制度下的強度-塑性匹配較好。

關鍵詞：高強度；固溶時效；力學性能

隨著艦船及航空工業的發展，迫切需要高結構效益的鈦合金材料，因此高強高韌成為鈦合金發展的主要方向之一。例如，上世紀七十年代，兩種典型的高強高韌鈦合金——Ti-1023（Ti-10V-2Fe-3Al） 和BT22（Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe）替代高強度鋼（如30CrMnSiA）用于制造飛機承力構件，使飛機結構減重20%以上，目前該兩牌號鈦合金在航空領域得到廣泛的應用。隨著國內外宇航及艦船工業的發展，人們希望得到更高強度和更高韌性相匹配的鈦合金材料[1]。

BTi-6554合金是我國自主研制開發的一種新型β型高強高韌鈦合金，其強韌性的匹配優于Ti-1023及BT22，是一種高結構效益鈦合金。合金開發經歷了成分設計、實驗室試驗、小型試驗及中型試驗四個階段。目前已可批量生產棒材及管材。BTi-6554合金是宇航、兵器、艦船等行業結構件用材的優良材料，已先后提供航天緊固件、兵器某彈戰斗部、海底電纜管道、裝甲板、一級方程式賽車彈簧等不同行業試驗用料。文章介紹了該合金的管材的研制，為航天及艦船工業提供了一種新型高結構效益的鈦合金。

1 實驗材料和方法

實驗用寶鈦集團真空自耗電弧爐經兩次熔煉的鑄錠，其主要化學成份為：Al4.0， Mo5.1，V5.0， Cr5.4，相轉變溫度約為790℃。該鑄錠的在2500t快鍛機鍛造多個火次鍛造規格為210mm棒材。在3150t擠壓機上擠壓規格為Φ81×12mm，熱處理后再進行機加工得到我們的需要的產品。

用此擠壓管材做以下熱處理實驗后對棒材進行室溫拉伸性能及顯微組織研究。根據本產品的性能要求，文章中選用的熱處理制度如下：

2.3 結果分析

從力學性能統計情況來看，R態的室溫強度達到870MPa，在工程上很難得到應用，文章選用的上述熱處理制度由于時效制度的差別反映在力學性能上隨時效溫度的提高室溫強度逐漸降低，抗拉強度分布在1075～1328MPa之間。延伸率變化不大，δ5在10～11.5%之間。從數據情況來看，770℃/保30'WC+580℃/保10h·AC制度下的強度及塑性均較好。

從顯微組織圖3的圖A、B、C、D來看，兩相區固溶+時效處理后，顯微組織為均勻少量的初生α+時效基體的雙態組織。晶粒內分布著不同程度的第二相粒子析出，在四種熱處理條件下，彌散析出的針狀次生α相組成了片層結構，這些平行的片層結構間，又有許多短的針狀次生α相形成，兩種形態的次生α相交織在一起，具有很高的強化效應，使其管材強度處于較高水平[2]。

3 結束語

（1）文章選用的四種熱處理制度下770℃/保30'WC+580℃/保10h·AC制度下的強度-塑性匹配較好。（2）通過熔煉、鍛造、擠壓方法通過后續的熱處理生產BTi-6554高強高塑鈦合金管材是可行的。

參考文獻

[1]王韋琪，等.陜西有色金屬控股集團有限責任公司第一次科技大會論文集[Z].2013.

[2]葛鵬，等.稀有金屬材料與工程[Z].2005，5：790-794.