時效溫度對BTi-6554鈦合金棒材組織及性能的影響

隨著我國航空航天及船舶工業的不斷發展，鈦合金材料的使用占比越來越高，對鈦合金材料力學性能要求也不斷提高，除了要求高強度外，還需要有良好的斷裂韌性和疲勞性能。新型高強高韌鈦合金BTi-6554(Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al)是一種由寶鈦集團自主研發的亞穩定β 鈦合金。此合金具有綜合力學性能優異、無高熔點、易產生β 偏析元素與合金性能重現性好等優點，被用來取代傳統高強高韌鈦合金Ti-1023、BT22 等，現以航天緊固件、兵器、賽車彈簧、海底管道等實際應用為主。作為一種亞穩定β 鈦合金，BTi-6554 的力學性能對時效制度非常敏感。

本文主要研究了不同時效制度對BTi-6554 棒材組織性能的影響，試驗表明，隨著時效溫度的提高，強度降低，塑性提高，斷裂韌性提高。在所選取的熱處理工藝中，熱處理制度為900℃/保溫2h/AC+530℃/8h/AC 時的各項力學性能較好。

試驗材料及方法

試驗采用真空自耗電弧爐經過三次熔煉的

1020mm 鑄錠，此鑄錠先在10000t 鍛造機及2500t 快鍛機進行了多個火次的鍛造，鍛造為規格

170mm 的棒材，后在3150t 鍛造機鍛造為規格200mm×180mm×Lmm的扁方，隨后經過縱向剖開進行熱處理試驗。合金化學成分如表1 所示。

現階段在泰煤家園改造中居民參與有效性不高：主要表現為一是居民參與主體缺乏組織性；二是居民參與領域信息不對稱；三是居民參與方式較為被動。

高阻接地故障不同于金屬性短路接地，其過渡電阻大，且不同原理的保護反映過渡電阻能力有所不同，因此高阻接地的情況給線路保護提出了挑戰。一旦線路保護無法切除接地故障，在主變運行方式以及各級保護配合問題等一系列因素的影響下，將可能發生主變跳閘事故，導致停電范圍擴大。因此，需要對高阻接地的特點和保護動作特性進行深入研究，以得到防止此類事故發生的技術措施。

圖1 為BTi-6554 鈦合金棒材在不同時效溫度下熱處理后的顯微組織。由圖1 可以觀察到其顯微組織均為在β 基體上分布著初生α 相和時效過程中析出的細長針狀的次生α 相。并且，隨著時效溫度的升高，晶內次生α 相發生了明顯地聚集與長大，這是由于在時效過程中發生了β →α＇+β 的轉變。時效溫度對元素擴散過程的影響較大，當時效溫度較低時，由于元素擴散速度較慢、擴散距離較短，次生α 相在β 晶內大量彌散析出；當時效溫度升高時，元素擴散加劇，擴散距離增加，導致次生α 相傾向于在β晶界、α/β 相界等位置析出，且溫度越高，這種析出趨勢越明顯，進而導致次生α 相的尺寸隨著時效溫度的升高而增大。

試驗結果及分析

時效對顯微組織的影響

在該棒材上截取樣段進行相同固溶溫度900℃/2h/AC，不同時效溫度的熱處理試驗，其方案如表2 所示。熱處理后，試樣按GB/T 5168-2020進行高低倍組織檢驗，按GB/T 228.1-2010《金屬拉伸試驗方法》進行室溫拉伸試驗，獲得不同時效溫度下的高低倍組織、抗拉強度、屈服強度、延伸率及斷面收縮率數據，試驗采用V(HF)：V(HNO

)：V(H

O)=1:3:10 的混合液腐蝕試樣，在OLYMPUS GX71 型金相顯微鏡上觀察不同溫度下的組織形貌。

力學性能試驗結果

首先，改革開放前歷史時期為改革開放后歷史時期提供了寶貴經驗、理論準備、物質基礎，沒有改革開放前歷史時期對社會主義道路的艱辛探索，改革開放后歷史時期將成為無源之水、無本之木。

圖2 為合金的抗拉強度及屈服強度對比圖，BTi-6554 合金的抗拉強度與屈服強度隨時效溫度升高而下降，在一次時效后其抗拉強度先從1364MPa 降到1333MPa后降到1314MPa，屈服強度先從1284MPa降到1261MPa 后降到1233MPa。這是由于溫度升高導致合金組織內α 相尺寸隨溫度升高而變大，α 相尺寸的增大使得合金的力學性能降低，且合金處在較長的時效時間下組織內次生α 相充分析出并長大，并且在溫度越高的情況下，次生α 相也發生了更高的粗化，從而對力學性能產生影響。

圖4 為合金的斷裂韌性，合金的斷裂韌性與合金的抗拉強度呈現較為明顯的負相關，隨著時效溫度的增加，次生α 相含量增加，片層變厚，裂紋擴展時在合金組織中的擴展路徑越長，在一次時效后斷裂韌性從63.5MPa·m

提升到67.7MPa·m

。

二次時效時由于時效總時間較長，針狀α 相變粗，數量減少，對裂紋擴展的阻礙作用下降，在相同溫度下斷裂韌性比一次時效降低，且二次時效后合金的斷裂韌性也隨著溫度上升而提高。

在二次時效過程中因為時效總時間較長，次生α 相析出更加充分和均勻，導致合金的塑性在相同溫度下相比一次時效更低，且合金在二次時效中塑性也隨溫度升高而降低。

同時，可以看出，在相同溫度下合金在進行二次時效后抗拉強度和屈服強度比一次時效有明顯的增高，且二次時效后抗拉強度與屈服強度也是隨時效溫度升高而下降。

本文主要對兩相區加工的BTi-6554 鈦合金棒材進行了β 相變點以上的固溶時效熱處理，確定了力學性能和顯微組織與時效溫度的關系，具體結論如下：

圖3 為BTi-6554 合金的斷面收縮率及斷后伸長率，隨著溫度的提升，合金的斷后伸長率和斷面收縮率都出現了增加，在一次時效后合金的斷后伸長率從2.5%增長到4.0%，斷面收縮率從6%增長到8%。隨著溫度的增長，合金的次生α 相析出越充分且相互聚集長大，這一過程導致合金的彌散強化程度下降并且對位錯的阻礙減小，組織的變化使得塑性與強度的變化趨勢出現負相關。

總結

1)對稱小四極法：在露頭、探槽或坑道的巖礦石表面上，采用對稱小四極裝置測定自然條件下的電阻率和極化率，供電電極和測量電極要采用不極化電極。

⑴隨著時效溫度的升高，溫度對次生α 相產生了明顯的影響，次生α 相充分析出并發生聚集長大，從而影響力學性能；

⑵在同一固溶溫度下，BTi-6554 鈦合金的抗拉強度及屈服強度隨著時效溫度升高而下降，而合金的塑性與斷裂韌性隨時效溫度的升高而升高；

⑶在同一時效溫度下，BTi-6554 鈦合金進行一次時效與進行二次時效相比，塑性和斷裂韌性更高而抗拉強度及屈服強度更低；

兩者的設計理念不同，G9追求旗艦級單反的操控和使用體驗。而E-M1 II則是正統的無反思路。如果你傾向于旅行、街頭拍攝，E-M1 II顯然用起來更加方便。但如果你專注體育題材拍攝，或者手比一般人都大，G9的設計會更加適合你。

⑷在合金棒材生產中采用900℃/2h/AC+530℃/8h/AC 熱處理制度得到的強度和塑性匹配較好。