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常规热处理对TC4钛合金富氧α层及力学性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-01-14
钛合金在热加工或热处理过程中以及在中高温使用过程中，会生成富氧α层。氧是重要的α相稳定元素，钛合金暴露于空气气氛中，氧会通过扩散进入合金，引起表面α相数量及硬度的增加。
钛合金在热加工或热处理过程中以及在中高温使用过程中，会生成富氧α层。氧是重要的α相稳定元素，钛合金暴露于空气气氛中，氧会通过扩散进入合金，引起表面α相数量及硬度的增加。富氧α层的存在通常对钛合金的使用具有一定危害，因此实际应用中会选择增加工序将其去除。目前在钛合金氧化方面的研究主要集中在检测方法、氧化物数量、氧化增重方面，针对富氧α层的研究并不常见，而富氧层对性能的影响研究则更为罕见。研究富氧α层的生成动力学和热力学及其对力学性能的影响可以为指定钛合金热加工或热处理及后续工艺提供理论基础。
材料采用TC4钛合金，热轧退火态，合金化学成分（质量分数，%）为6.23A1、2.32V，余量Ti。TC4合金原始组织为双态组织。热处理温度为600～950℃，时间5～180min。加热条件为空气气氛，空冷。试样尺寸为10mm×10mm×5mm，试样经抛光腐蚀后进行显微组织观察，并进行富氧α层的厚度测量。根据富氧α层厚度和保温时间、温度的关系，确定富氧层的生成动力学和热力学。力学性能测试按GB／T 13239-2006《金属材料低温拉伸试验方法》进行，采用标准拉伸试样。对拉伸断口进行扫描电镜观察，确定富氧α层对钛合金拉伸性能的影响。试验结果如下：
（1）随保温温度升高及保温时间的增加，TC4钛合金富氧α层厚度增厚，且TC4钛合金强度、伸长率及断面收缩率随富氧α层厚度的增加而降低。
（2）TC4钛合金富氧α层的生长动力学曲线呈抛物线形，受氧扩散控制，可用Y=at1／2描述。富氧α层的生成属于热激活行为。
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