時(shí)效溫度對(duì)BTi-6554鈦合金棒材組織及性能的影響

隨著我國(guó)航空航天及船舶工業(yè)的不斷發(fā)展，鈦合金材料的使用占比越來(lái)越高，對(duì)鈦合金材料力學(xué)性能要求也不斷提高，除了要求高強(qiáng)度外，還需要有良好的斷裂韌性和疲勞性能。新型高強(qiáng)高韌鈦合金B(yǎng)Ti-6554(Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al)是一種由寶鈦集團(tuán)自主研發(fā)的亞穩(wěn)定β 鈦合金。此合金具有綜合力學(xué)性能優(yōu)異、無(wú)高熔點(diǎn)、易產(chǎn)生β 偏析元素與合金性能重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，被用來(lái)取代傳統(tǒng)高強(qiáng)高韌鈦合金Ti-1023、BT22 等，現(xiàn)以航天緊固件、兵器、賽車(chē)彈簧、海底管道等實(shí)際應(yīng)用為主。作為一種亞穩(wěn)定β 鈦合金，BTi-6554 的力學(xué)性能對(duì)時(shí)效制度非常敏感。

本文主要研究了不同時(shí)效制度對(duì)BTi-6554 棒材組織性能的影響，試驗(yàn)表明，隨著時(shí)效溫度的提高，強(qiáng)度降低，塑性提高，斷裂韌性提高。在所選取的熱處理工藝中，熱處理制度為900℃/保溫2h/AC+530℃/8h/AC 時(shí)的各項(xiàng)力學(xué)性能較好。

試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)采用真空自耗電弧爐經(jīng)過(guò)三次熔煉的

1020mm 鑄錠，此鑄錠先在10000t 鍛造機(jī)及2500t 快鍛機(jī)進(jìn)行了多個(gè)火次的鍛造，鍛造為規(guī)格

170mm 的棒材，后在3150t 鍛造機(jī)鍛造為規(guī)格200mm×180mm×Lmm的扁方，隨后經(jīng)過(guò)縱向剖開(kāi)進(jìn)行熱處理試驗(yàn)。合金化學(xué)成分如表1 所示。

現(xiàn)階段在泰煤家園改造中居民參與有效性不高：主要表現(xiàn)為一是居民參與主體缺乏組織性；二是居民參與領(lǐng)域信息不對(duì)稱(chēng)；三是居民參與方式較為被動(dòng)。

高阻接地故障不同于金屬性短路接地，其過(guò)渡電阻大，且不同原理的保護(hù)反映過(guò)渡電阻能力有所不同，因此高阻接地的情況給線(xiàn)路保護(hù)提出了挑戰(zhàn)。一旦線(xiàn)路保護(hù)無(wú)法切除接地故障，在主變運(yùn)行方式以及各級(jí)保護(hù)配合問(wèn)題等一系列因素的影響下，將可能發(fā)生主變跳閘事故，導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大。因此，需要對(duì)高阻接地的特點(diǎn)和保護(hù)動(dòng)作特性進(jìn)行深入研究，以得到防止此類(lèi)事故發(fā)生的技術(shù)措施。

圖1 為BTi-6554 鈦合金棒材在不同時(shí)效溫度下熱處理后的顯微組織。由圖1 可以觀察到其顯微組織均為在β 基體上分布著初生α 相和時(shí)效過(guò)程中析出的細(xì)長(zhǎng)針狀的次生α 相。并且，隨著時(shí)效溫度的升高，晶內(nèi)次生α 相發(fā)生了明顯地聚集與長(zhǎng)大，這是由于在時(shí)效過(guò)程中發(fā)生了β →α＇+β 的轉(zhuǎn)變。時(shí)效溫度對(duì)元素?cái)U(kuò)散過(guò)程的影響較大，當(dāng)時(shí)效溫度較低時(shí)，由于元素?cái)U(kuò)散速度較慢、擴(kuò)散距離較短，次生α 相在β 晶內(nèi)大量彌散析出；當(dāng)時(shí)效溫度升高時(shí)，元素?cái)U(kuò)散加劇，擴(kuò)散距離增加，導(dǎo)致次生α 相傾向于在β晶界、α/β 相界等位置析出，且溫度越高，這種析出趨勢(shì)越明顯，進(jìn)而導(dǎo)致次生α 相的尺寸隨著時(shí)效溫度的升高而增大。

試驗(yàn)結(jié)果及分析

時(shí)效對(duì)顯微組織的影響

在該棒材上截取樣段進(jìn)行相同固溶溫度900℃/2h/AC，不同時(shí)效溫度的熱處理試驗(yàn)，其方案如表2 所示。熱處理后，試樣按GB/T 5168-2020進(jìn)行高低倍組織檢驗(yàn)，按GB/T 228.1-2010《金屬拉伸試驗(yàn)方法》進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)，獲得不同時(shí)效溫度下的高低倍組織、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率及斷面收縮率數(shù)據(jù)，試驗(yàn)采用V(HF)：V(HNO

)：V(H

O)=1:3:10 的混合液腐蝕試樣，在OLYMPUS GX71 型金相顯微鏡上觀察不同溫度下的組織形貌。

力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

首先，改革開(kāi)放前歷史時(shí)期為改革開(kāi)放后歷史時(shí)期提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)、理論準(zhǔn)備、物質(zhì)基礎(chǔ)，沒(méi)有改革開(kāi)放前歷史時(shí)期對(duì)社會(huì)主義道路的艱辛探索，改革開(kāi)放后歷史時(shí)期將成為無(wú)源之水、無(wú)本之木。

圖2 為合金的抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度對(duì)比圖，BTi-6554 合金的抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度隨時(shí)效溫度升高而下降，在一次時(shí)效后其抗拉強(qiáng)度先從1364MPa 降到1333MPa后降到1314MPa，屈服強(qiáng)度先從1284MPa降到1261MPa 后降到1233MPa。這是由于溫度升高導(dǎo)致合金組織內(nèi)α 相尺寸隨溫度升高而變大，α 相尺寸的增大使得合金的力學(xué)性能降低，且合金處在較長(zhǎng)的時(shí)效時(shí)間下組織內(nèi)次生α 相充分析出并長(zhǎng)大，并且在溫度越高的情況下，次生α 相也發(fā)生了更高的粗化，從而對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生影響。

圖4 為合金的斷裂韌性，合金的斷裂韌性與合金的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)較為明顯的負(fù)相關(guān)，隨著時(shí)效溫度的增加，次生α 相含量增加，片層變厚，裂紋擴(kuò)展時(shí)在合金組織中的擴(kuò)展路徑越長(zhǎng)，在一次時(shí)效后斷裂韌性從63.5MPa·m

提升到67.7MPa·m

。

二次時(shí)效時(shí)由于時(shí)效總時(shí)間較長(zhǎng)，針狀α 相變粗，數(shù)量減少，對(duì)裂紋擴(kuò)展的阻礙作用下降，在相同溫度下斷裂韌性比一次時(shí)效降低，且二次時(shí)效后合金的斷裂韌性也隨著溫度上升而提高。

在二次時(shí)效過(guò)程中因?yàn)闀r(shí)效總時(shí)間較長(zhǎng)，次生α 相析出更加充分和均勻，導(dǎo)致合金的塑性在相同溫度下相比一次時(shí)效更低，且合金在二次時(shí)效中塑性也隨溫度升高而降低。

同時(shí)，可以看出，在相同溫度下合金在進(jìn)行二次時(shí)效后抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度比一次時(shí)效有明顯的增高，且二次時(shí)效后抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度也是隨時(shí)效溫度升高而下降。

本文主要對(duì)兩相區(qū)加工的BTi-6554 鈦合金棒材進(jìn)行了β 相變點(diǎn)以上的固溶時(shí)效熱處理，確定了力學(xué)性能和顯微組織與時(shí)效溫度的關(guān)系，具體結(jié)論如下：

圖3 為BTi-6554 合金的斷面收縮率及斷后伸長(zhǎng)率，隨著溫度的提升，合金的斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率都出現(xiàn)了增加，在一次時(shí)效后合金的斷后伸長(zhǎng)率從2.5%增長(zhǎng)到4.0%，斷面收縮率從6%增長(zhǎng)到8%。隨著溫度的增長(zhǎng)，合金的次生α 相析出越充分且相互聚集長(zhǎng)大，這一過(guò)程導(dǎo)致合金的彌散強(qiáng)化程度下降并且對(duì)位錯(cuò)的阻礙減小，組織的變化使得塑性與強(qiáng)度的變化趨勢(shì)出現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

總結(jié)

1)對(duì)稱(chēng)小四極法：在露頭、探槽或坑道的巖礦石表面上，采用對(duì)稱(chēng)小四極裝置測(cè)定自然條件下的電阻率和極化率，供電電極和測(cè)量電極要采用不極化電極。

⑴隨著時(shí)效溫度的升高，溫度對(duì)次生α 相產(chǎn)生了明顯的影響，次生α 相充分析出并發(fā)生聚集長(zhǎng)大，從而影響力學(xué)性能；

⑵在同一固溶溫度下，BTi-6554 鈦合金的抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度隨著時(shí)效溫度升高而下降，而合金的塑性與斷裂韌性隨時(shí)效溫度的升高而升高；

⑶在同一時(shí)效溫度下，BTi-6554 鈦合金進(jìn)行一次時(shí)效與進(jìn)行二次時(shí)效相比，塑性和斷裂韌性更高而抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度更低；

兩者的設(shè)計(jì)理念不同，G9追求旗艦級(jí)單反的操控和使用體驗(yàn)。而E-M1 II則是正統(tǒng)的無(wú)反思路。如果你傾向于旅行、街頭拍攝，E-M1 II顯然用起來(lái)更加方便。但如果你專(zhuān)注體育題材拍攝，或者手比一般人都大，G9的設(shè)計(jì)會(huì)更加適合你。

⑷在合金棒材生產(chǎn)中采用900℃/2h/AC+530℃/8h/AC 熱處理制度得到的強(qiáng)度和塑性匹配較好。