熱處理制度對BTi62板材組織及性能的影響

摘 要：文章研究了不同熱處理制度對BTi62鈦合金中厚板力學性能及組織的影響。通過分別在780℃、810℃、840℃、870℃下進行熱處理實驗，對BTi62鈦合金中厚板在各溫度下的常規力學性能和顯微組織，以及在高溫時的持久性能進行分析。結果表明：在840℃熱處理制度下可以得到顯微組織及力學性能優異的成品板材。

關鍵詞：BTi62鈦合金；熱處理溫度；力學性能；顯微組織

前言

近年來，鈦合金在國內、國際市場的應用不斷擴展，各國也都推出了自發研制的低成本鈦合金。BTi62就是由寶鈦集團公司自主開發研制的一種新型近α型鈦合金，其化學成分為6Al%和2Mo%，相變點約1040℃。文章就BTi62板材做了不同熱處理制度下的試驗，目的在研究BTi62板材在不同溫度下的組織形貌及力學性能的變化。以期得到該合金組織與性能最佳匹配的熱處理制度。對其在市場的應用和推廣給予一定的技術支持。

1 實驗

試驗板坯為兩次真空熔煉鑄錠，又經3150噸鍛造機鍛制成120mm厚板坯。在1200mm四輥可逆式熱軋機上進行熱軋。制成15.0mm板材。在其成品板材取樣（拉伸、金相試樣），然后選取四個熱處理制度（780℃、810℃、840℃、870℃）進行試樣熱處理，再對試樣進行顯微組織的分析及力學性能的測試。

2 結果分析與討論

2.1 熱處理制度對顯微組織的影響

不同熱處理制度對BTi62鈦合金板材顯微組織產生的影響，具體見表1。

通過對表1顯微組織的觀察分析可以得出，其熱變形組織在780℃時，沒有完全再結晶，仍有部分變形后的長條組織存在；在810℃熱處理時，變形后的長條組織進一步溶解；而在840℃熱處理時，其組織為均勻細小的片層狀組織，變形后的長條組織消失，再結晶行為進行得比較充分；當熱處理溫度繼續升高至870℃時，晶粒明顯長大。通過顯微組織分析可以得出，將BTi62板材的熱處理制度選擇在840℃較為合適。

2.2 熱處理制度對力學性能的影響

2.2.1 熱處理制度對室溫力學性能的影響

不同的熱處理制度對BTi62板材力學性能的影響，具體情況見表2以及圖1。

通過對表2及圖1室溫力學性能分析可以得出，該合金在780～870℃溫度范圍內熱處理時，室溫強度變化不大（略微下降），但延伸率明顯升高，并在840℃熱處理后達到最高。在隨后的870℃熱處理時，延伸率呈下降趨勢。

2.2.2 熱處理制度對高溫力學性能的影響

不同的熱處理制度對BTi62板材的高溫力學性能也有著不同的影響，具體情況見表3及圖2。

通過對表3及圖2的數據分析可以看出，該合金在780～840℃進行熱處理時，高溫性能逐漸升高，但溫度在870℃時，高溫性能明顯升高。這是因為在780℃和810℃處理時，雖然有長條組織存在，但與840℃處理時相比較，其晶粒尺寸變化不大，而在870℃處理時，晶粒尺寸明顯長大，因而高溫性能升高。

3 結論

（1）通過對熱處理后的BTi62板材顯微組織的分析可以得出，該合金在熱處理后，其顯微組織均為呈片層狀。尤其在840℃熱處理后，組織更為均勻細小。

（2）該合金在780～870℃溫度范圍內熱處理時，其室溫強度變化不大，但延伸率在840℃熱處理后達到最高，在隨后的870℃熱處理時，延伸率呈下降趨勢。

（3）該合金在780～870℃溫度范圍內熱處理時，其高溫強度隨熱處理溫度的升高而上升。但均可以達到參照標準（GJB2505-95 TC4參考值）。

（4）通過對該合金在不同熱處理溫度下組織和性能的分析可以得出，該合金在840℃熱處理時其組織和性能均能達到參照標準，且為最佳匹配。

參考文獻

[1]李見.材料科學基礎[M].北京：冶金工業出版社，2000.

[2]徐萃萍，趙樹國.工程材料與成型工藝[M].北京：冶金工業出版社，2010.

[3]周偉，葛鵬，盧亞峰，等.一種新型近β鈦合金熱處理過程中晶粒長大規律研究[J].西安：鈦工業進展，2012，29（5）：23-25.

[4]黃愛軍.TC6鈦合金中等軸初生α相析出長大行為[J].金屬學報，2002（增刊）.

[5]馮冉，寇宏超，常輝，等.固溶處理對一種近α鈦合金顯微組織的影響[J].稀有金屬材料與工程，2008，Vol37，No.10.