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      TC4鈦合金顯微組織特性

      發布時間: 2019-10-29 22:54:08    瀏覽次數:

      眾所周知,材料的力學性能取決于其顯微組織,不同的顯微組織對應于不同的力學性能。鈦合金的組織是由α相和β相構成,鈦合金的力學性能和使用性能在一定程度上取決于 α相和β 相的比例、形態、尺寸和分布,而 α相和 β 相的形態及分布與鑄造工藝及熱處理過程有著直接的關系,變化十分復雜。就兩相鈦合金而言,一般可分為四類:

      (1)等軸組織

      如圖 1(a)所示,等軸組織的特點是含有均勻分布的等軸初生 α 相和一定數量的 β 轉變組織,α 相的含量在 30%以上。等軸組織一般是合金在 β 轉變溫度以下 30~100℃加熱,經過充分的塑性變形和再結晶退火才能形成,加熱溫度越低,變形量越大,等軸 α 相含量越多。等軸組織的抗疲勞性、抗缺口敏感性和熱穩定性好,具有最大的室溫塑性,和最好的伸長率和斷面收縮率,但其在持久強度、斷裂韌性及高溫蠕變方面略顯劣勢。

      (2)網籃組織

      如圖 1(b)所示,網籃組織的特點在 β 轉變基體上分布著交錯編織成網籃狀的片狀α組織,原始β晶粒邊界和晶界α不同程度地被碎化。網籃組織具有高持久強度和蠕變強度,但其塑性和熱穩定性較低。

      (3)魏氏組織

      如圖 1(c)所示,魏氏組織的特點是原始 β 晶粒晶界清晰完整,有連續的晶界 α 鑲邊,在 β 晶粒內有細長平直、互相平行的片狀 α 相 。魏氏組織具有最高的持久強度、蠕變強度以及斷裂韌性,但其塑性低,斷面收縮率差。

      (4)雙態組織

      如圖 3-1(d)所示,雙態組織的特點是 β 轉變基體上分布著等軸初生 α 相,α相的含量一般不超過 30%。雙態組織的抗疲勞性好、具有較高的微裂紋擴展抗力,相對于魏氏組織,雙態組織的塑性有所改善,但其高溫性能和斷裂韌性較差。

      鈦合金組織圖

      TC4鈦合金是典型的等軸馬氏體型(α+β)兩相鈦合金,其化學成分如表1。其中 Al 對 α 相具有顯著的固溶強化作用,增加固溶體中原子間的相互作用力,提高鈦合金的強度和彈性模量;V 對 β 鈦有固溶強化作用,在提高鈦合金的強度的同時還能保持良好的塑形,在平衡狀態下,TC4鈦合金含有 6%的 α 相穩定元素 Al 和 4%的 β 相穩定元素 V。兩相的形態和分布與鍛造工藝有關,采用不同的鍛造工藝,獲得的材料組織有一定的差異,變化十分復雜。經過充分的塑性變形及再結晶退火的合金等軸 α+β 組織,α 相為基體,β 相分布在 α 相相邊界處,均呈等軸或多邊形。合金經過較高溫加熱冷卻時,形成 α+β 組織,由白色等軸狀的α 相和多邊形片層狀的 β 轉變組織構成。

      TC4鈦合金化學成分

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