緊固件用TC16鈦合金強化熱處理工藝研究

（中航工業北京航空制造工程研究所，北京 100024）

隨著現代航空業的發展，鈦合金緊固件被越來越多的采用，鈦合金緊固件可以達到減重、耐腐蝕的目的，是鈦合金、碳纖維復合材料等結構件必須選用的連接件。TC16（Ti-2.5Al-5Mo-5V）為α+β型高強鈦合金，是一種馬氏體型α+β兩相鈦合金，其β穩定系數Kβ為0.8，具有良好的工藝塑性[1-3]。由于塑性良好，俄羅斯（俄羅斯牌號為BT16）大多采用冷鐓工藝加工緊固件：一方面，鐓鍛過程中不需要加熱即可成形復雜頭型；另一方面，由于變形后產生冷作硬化，提高了強度，所以不需要進行后續的熱處理，減少了生產工序[4-5]。隨著航空技術的發展，對緊固件的強度要求不斷提高，冷鐓工藝生產的TC16緊固件強度越來越難以滿足高強度需求，所以需要對TC16進行后續熱處理，以提高緊固件強度[6-9]。

本文通過對TC16進行不同溫度下的固溶、時效處理，研究不同熱處理下的微觀組織、力學性能，對TC16高強度緊固件的研制提供理論幫助。

試驗材料及方法

TC16材料成分如表1所示。材料經熔煉-開坯-鍛造-軋制-拉絲工藝得到φ6.34mm棒材，利用金相法測得該材料的（α+β）/β轉變溫度為 860～865℃。

力學性能在拉伸試驗機（Zwick Z100）上進行，試樣經過粗磨、精磨、拋光后，利用Kroll試劑腐蝕后，在金相顯微鏡（Optical Microscopy,OM）Leica DM6000M觀察光學顯微組織，利用電鏡（Scanning Electroinic Microscopy， SEM）Zeiss SUPRA55觀察微觀組織及斷口形貌。

表1 TC16化學成分（質量分數） %

結果與討論

1 退火態組織與性能

退火態組織由等軸α+β組成，晶粒細小，大小約為1μm，如圖1所示。其中，圖1（a）中白色的為α相，這是因為退火過程發生了β→α轉變，同時又發生了α相、β相的再結晶。……