緊固件用TC16鈦合金強(qiáng)化熱處理工藝研究

（中航工業(yè)北京航空制造工程研究所，北京 100024）

隨著現(xiàn)代航空業(yè)的發(fā)展，鈦合金緊固件被越來(lái)越多的采用，鈦合金緊固件可以達(dá)到減重、耐腐蝕的目的，是鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等結(jié)構(gòu)件必須選用的連接件。TC16（Ti-2.5Al-5Mo-5V）為α+β型高強(qiáng)鈦合金，是一種馬氏體型α+β兩相鈦合金，其β穩(wěn)定系數(shù)Kβ為0.8，具有良好的工藝塑性[1-3]。由于塑性良好，俄羅斯（俄羅斯牌號(hào)為BT16）大多采用冷鐓工藝加工緊固件：一方面，鐓鍛過程中不需要加熱即可成形復(fù)雜頭型；另一方面，由于變形后產(chǎn)生冷作硬化，提高了強(qiáng)度，所以不需要進(jìn)行后續(xù)的熱處理，減少了生產(chǎn)工序[4-5]。隨著航空技術(shù)的發(fā)展，對(duì)緊固件的強(qiáng)度要求不斷提高，冷鐓工藝生產(chǎn)的TC16緊固件強(qiáng)度越來(lái)越難以滿足高強(qiáng)度需求，所以需要對(duì)TC16進(jìn)行后續(xù)熱處理，以提高緊固件強(qiáng)度[6-9]。

本文通過對(duì)TC16進(jìn)行不同溫度下的固溶、時(shí)效處理，研究不同熱處理下的微觀組織、力學(xué)性能，對(duì)TC16高強(qiáng)度緊固件的研制提供理論幫助。

試驗(yàn)材料及方法

TC16材料成分如表1所示。材料經(jīng)熔煉-開坯-鍛造-軋制-拉絲工藝得到φ6.34mm棒材，利用金相法測(cè)得該材料的（α+β）/β轉(zhuǎn)變溫度為 860～865℃。

力學(xué)性能在拉伸試驗(yàn)機(jī)（Zwick Z100）上進(jìn)行，試樣經(jīng)過粗磨、精磨、拋光后，利用Kroll試劑腐蝕后，在金相顯微鏡（Optical Microscopy,OM）Leica DM6000M觀察光學(xué)顯微組織，利用電鏡（Scanning Electroinic Microscopy， SEM）Zeiss SUPRA55觀察微觀組織及斷口形貌。

表1 TC16化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

結(jié)果與討論

1 退火態(tài)組織與性能

退火態(tài)組織由等軸α+β組成，晶粒細(xì)小，大小約為1μm，如圖1所示。其中，圖1（a）中白色的為α相，這是因?yàn)橥嘶疬^程發(fā)生了β→α轉(zhuǎn)變，同時(shí)又發(fā)生了α相、β相的再結(jié)晶。……