新型高溫鈦合金組織與性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α型高溫鈦合金使用溫度和強(qiáng)度進(jìn)一步提高的可能性受到限制，而（α+β）兩相鈦合金則因顯著的固溶強(qiáng)化作用能夠滿足高溫短時(shí)使用環(huán)境。目前，在一些新的應(yīng)用領(lǐng)域（比如現(xiàn)代國防領(lǐng)域和航天領(lǐng)域）對(duì)高溫短時(shí)高強(qiáng)鈦合金的需求比較迫切，為此，西北有色金屬研究院新研制了一種Ti-Al-Sn-Zr-Mo-W系馬氏體型(α+β)兩相新型（瞬時(shí)）高溫鈦合金，添加了高熔點(diǎn)的Mo、W等合金元素，希望能夠提高其高溫短時(shí)條件下的熱

2、強(qiáng)性，以期滿足高溫瞬時(shí)使用的要求。該合金Mo當(dāng)量為3.5，Al當(dāng)量為7.5，β穩(wěn)定系數(shù)Kβ=0.32。
　　通過OM，SEM，TEM，XRD等研究手段，結(jié)合鍛造工藝和熱處理制度，對(duì)該高溫鈦合金簡單退火、固溶時(shí)效熱處理后的組織、拉伸性能和硬度等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出工藝對(duì)新型高溫鈦合金的組織和性能的影響規(guī)律，并探討了固溶時(shí)效處理后該合金在600～800℃范圍內(nèi)的熱穩(wěn)定性和抗氧化性，研究了該合金的性能特點(diǎn)，為該高溫鈦合金在實(shí)際中的應(yīng)用

3、和性能的優(yōu)化提供一定的理論支持。同時(shí)也為確定比較適宜的鍛造和熱處理工藝來提高合金的使用性能提供技術(shù)參考。這是一個(gè)具有很大理論意義和實(shí)際使用價(jià)值的研究開發(fā)領(lǐng)域。主要研究結(jié)果如下:
　　退火溫度的升高對(duì)其室溫性能影響不大，而對(duì)700℃高溫拉伸性能有較為明顯的改善，但是退火過程中合金的組織存在一定程度的不均勻性。固溶+時(shí)效處理后的組織相比簡單退火較為均勻，固溶溫度、固溶后的冷卻方式和時(shí)效溫度對(duì)β相、初生α相及次生α相的數(shù)量、大小和分布都

4、有不同程度的影響，因此其對(duì)合金室溫、高溫力學(xué)性能的影響作用也是較為復(fù)雜的。綜合而言，970℃/1h，AC+600℃/4h，AC固溶時(shí)效處理后合金具有較好的綜合性能，室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)1310MPa，延伸率達(dá)13.5％，斷面收縮率為37.0％，700℃高溫抗拉強(qiáng)度達(dá)485MPa，延伸率達(dá)54.0％，斷面收縮率達(dá)99.0％。
　　新型高溫鈦合金在600℃、700℃和800℃氧化溫度下的氧化速度指數(shù)n值分別為1.43、2.43、1.36。在

5、600～700℃氧化時(shí)，氧化皮與基體粘結(jié)性良好，氧化動(dòng)力學(xué)曲線基本符合拋物線規(guī)律;在800℃氧化時(shí)，氧化皮以碎屑的形式脫落，氧化動(dòng)力學(xué)曲線近似符合拋物線-直線規(guī)律。氧化層主要是由金紅石型TiO2和少量的Al2O3組成，Al2O3膜更容易在高溫下形成，氧化溫度越高，次表層貧鋁區(qū)的面積越大，表層Ti含量降低。
　　新型高溫鈦合金在600～800℃熱暴露100h和50h的組織極其相似，具有一定的組織穩(wěn)定性，600℃熱暴露有一定數(shù)量的析出