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TC4钛合金板材真空退火工艺研究
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-11-09
TC4钛合金含有6%α稳定元素Al和4%β稳定元素V，属于Ti-Al-V系典型的α+β型钛合金。该合金约占钛合金系列市场用量的40%，冷加工难度很大，主要原因是该合金塑性差，屈强比高，而其力学性能和使用性能在很大程度上取决于显微组织，其显微组织又主要取决于热处理工艺，所以研究不同的真空退火工艺对性能的影响将对后续加工起到决定性的作用。
TC4钛合金含有6%α稳定元素Al和4%β稳定元素V，属于Ti-Al-V系典型的α+β型钛合金。该合金约占钛合金系列市场用量的40%，冷加工难度很大，主要原因是该合金塑性差，屈强比高，而其力学性能和使用性能在很大程度上取决于显微组织，其显微组织又主要取决于热处理工艺，所以研究不同的真空退火工艺对性能的影响将对后续加工起到决定性的作用。此外，研究不同真空退火的去氢效果，使钛合金表面层的含氢量降低到安全浓度，消除产生氢脆的可能性，避免出现加工裂口也很有必要。
将海绵钛、高纯铝（99.99%）及铝钒合金按一定比例在真空自耗炉中熔炼。经锻、轧制成厚3.7mm的半成品板材。
热加工中加热温度为980℃～1020℃。观察发现经变形率95%的热变形得到的显微组织中原始β晶界非常明显，晶界α相非常明显，晶内α相呈粗大针状有规则排列。产生这种组织的主要原因是原始坯料的加热或变形在β相区进行，或是原始坯料在β相区进行，而在α+β相区变形时，所取的变形量较小所致。晶界α是晶界上α相因变形不足未再结晶遗留下来的，这种组织的塑性差，强度高，必须经中间再结晶退火才能提高其塑性，降低强度，为冷加工创造良好的变形条件。观察还发现完全变形区的晶粒细小且明显被拉长。
将原始3.7mm试样在真空退火炉中退火，选择塑性性能最差的试样板材，取4块试样。退火制度分别为780℃±2℃、800℃±2℃、820℃±2℃、830℃±2℃，真空度≤0.02Pa，保温2小时，200℃出炉。出炉后测定室温拉伸性能及氢含量。试验结果表明：
（1）退火制度为800℃±2℃，保温2小时，可以达到较低的屈服强度和最高的塑性性能。
（2）退火制度为800℃±2℃，保温2小时，能够得到稳定的α+β相网状组织。
（3）按现有真空炉真空度≤0.02Pa，采用800℃±2℃，保温2小时，氢含量平均较原始试样降低了0.009%，去氢效果明显，达到了后续冷加工不会产生氢脆（慢性断裂）的安全水平。
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