TA18钛合金热处理工艺探究范文

摘要:采用常规热连轧工艺制备的TA18钛合金带卷具有典型轧态组织特征，组织取向性明显，其性能不能完全满足标准要求。为此，借鉴板材生产经验，选择600～800℃温度范围对7.0mm厚的热轧态TA18钛合金带卷样品进行退火处理，考察退火温度、保温时间对样品组织与性能的影响，从而优选出合适的热处理工艺。从实验结果来看，600℃退火后材料的组织和性能与热轧态基本无差异，随着退火温度的升高，材料逐步发生再结晶，塑性指标得到提升，其中按照750℃×60min/AC制度进行退火，可获得较佳的力学性能。

关键词:TA18钛合金;热处理;显微组织;力学性能

引言

钛及钛合金因其优异的耐蚀性能和高的比强度，广泛应用于航空航天、化工、电力、医疗、体育休闲等领域［1－2］。应用牌号上，除纯钛外，各种低、中、高强度钛合金也有一定比例的应用，TA18钛合金就是其中一种［3－4］。TA18钛合金在ASTMB265标准中对应牌号为Gr.9，是一种具有中等强度的钛合金，在国内也常被称为半TC4，主要以管材形式用作航空压力管道，也有部分以板材形式用于防务等领域［5－6］，但目前鲜有该合金带材制备工艺及热处理工艺的相关报道。本研究以TA18钛合金热轧带卷为原料，借鉴板材和管材生产经验［7－9］，研究热处理制度对其组织和性能的影响，以确定合适的热处理工艺，旨在为工业化生产提供参考依据。

1实验

1.1实验材料实验选择

经三次自耗电弧熔炼获得的TA18钛合金铸锭，其化学成分如表1所示。铸锭经锻造、热连轧后获得热轧带卷，厚度为7.0mm，其显微组织及力学性能如图1、表2所示。从图1可以看出，TA18钛合金带卷经轧制后获得了典型的轧态组织，视场内组织呈条带状分布，取向明显。从表2可看出，热轧态TA18钛合金带卷强度较高，纵向、横向性能存在差异且纵向强度较低、塑性较高，其中横向塑性指标未能达到ASTMB265标准要求(纵向≥12%，横向≥8%)。

1.2热处理

采用FR-1236马弗炉进行热处理，该炉控温精度为±5℃。将热轧TA18钛合金带卷开平后取样，分别在600、650、700、750、800℃下进行热处理，保温时间为30min，空冷。采用金相显微镜观察热处理后试样的显微组织，并检测力学性能。依据检测结果选出合适的热处理温度，并将样品在该温度下分别保温30、60、120min，空冷。随后观察热处理后试样的显微组织，并检测其力学性能。

2结果与讨论

2.1热处理温度对组织和性能的影响

TA18钛合金带卷样品在600、650、700、750、800℃下保温30min空冷后的显微组织和力学性能如图2和表3所示。从图2可以看出，当退火温度为600℃时，试样的组织与热轧轧态基本无区别。随着温度的升高，出现了回复和再结晶转变，其中650℃时，纵向组织出现回复特征，横向组织出现细小的再结晶晶粒。当温度进一步升高至750℃时，纵向组织实现再结晶，横向组织中晶粒逐步长大。当温度达到800℃时，横向与纵向的晶粒进一步长大，且开始呈现不均匀长大现象。与此同时，随着温度的升高，样品的塑性逐步升高，强度逐步降低。

2.2保温时间对组织和性能的影响

根据热处理试验结果，选择合适的退火温度为750℃。将TA18钛合金带卷样品在750℃下保温60、120min后，其显微组织和力学性能见图3和表4。从图3可以看出，当保温时间为60min时，晶粒细小均匀，此时材料的塑性达到较高水平。当保温时间增加到120min时，晶粒粗大且不均匀，延伸率降低(见表4)。

3结论

(1)当退火时间为30min时，随着退火温度的升高，TA18钛合金带卷在650℃出现横向组织再结晶，700℃时出现纵向组织再结晶。随着温度的升高，晶粒尺寸逐步增加。(2)TA18钛合金热轧带卷在750℃×60min/AC条件下热处理，可获得较佳的力学性能。

参考文献

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作者：刘正乔 江彪 单位：湖南湘投金天钛金属股份有限公司