熱處理工藝對緊固件用TC16鈦合金棒材顯微組織與力學性能的影響

隨著鈦合金在航空航天上用量的不斷增大，鈦合金緊固件的用量也在進一步增加，目前世界各國在飛行器上的應用主要有兩個體系，美國等國家一般采用TC4鈦合金制造緊固件，俄羅斯采用BT16（國內相近牌號為TC16）鈦合金。TC4屬于α+β兩相合金，采用該合金制造緊固件必須使用熱墩工藝，在經過真空固溶時效處理，生產成本較高效率較低，另外由于該合金Kβ穩定系數只用0.27，淬透性差，相應緊固件尺寸也受到了限制。而TC16鈦合金是一種富β相馬氏體型α+β兩相鈦合金，名義成分為Ti-3Al-5Mo-4.5V，鋁含量較低，β穩定元素Mo和V含量較多，Kβ穩定系數為0.83，大于TC4，退火狀態下合金約有25～30%β相，因而退火態具有較好的工藝塑性。TC16鈦合金具有高塑性、高強度、高剪切強度、良好淬透性，同時抗疲勞和焊接性能好，對應力集中敏感性小等優點，顯著提高了緊固件的使用壽命，且該合金經固溶時效處理后強度可達1030MPa以上，因此該合金常采用冷鐓成形方法制造螺栓、螺釘和鉚釘緊固件的加工制造等，是制造航空緊固件最理想的材料之一

。

熱處理工藝是保證TCl6鈦合金棒材工藝性能的重要因素，也是TCl6鈦合金高性能的保證。本文分析了不同固溶溫度和時效溫度下TC16鈦合金型材的顯微組織，并通過室溫力學性能試驗，測試了不同固溶和時效處理對TC16鈦合金型材強度和塑性的影響規律。

病人E：“我還年輕，我想出院后自己做康復鍛煉，現在康復師每天給我進行2次康復鍛煉，希望出院前他能將手法按摩教給我家屬?！辈∪薃：“我想買個理療儀，網上機器很多，不知道效果如何，希望您(護士)能幫我介紹一個?！辈∪薎：“我想知道病情穩定后能否住進貴院康復科進一步做康復治療？”

1 實驗材料及方法

實驗材料選用規格為新疆湘潤新材料科技有限公司S8mm的TC16鈦合金六角棒。該棒材選用小顆粒0級海綿鈦，由真空自耗電弧爐3次熔煉為Φ720mm鑄錠，經β相區開坯、α+β兩相區鍛造、兩火次熱軋、冷軋等工序后獲得。鈦合金相變點指的是熱加工過程中α+β兩相組織向β相轉變的過程，是制定熱處理工藝的重要依據

，通過金相法測得其相變點為875℃。其化學成分如表1所示。

研究表明，退火處理可以使TC16鈦合金棒材獲得較低的強度和很高的塑性

，顯著降低冷軋和冷鐓變形抗力，在熱軋后進行了退火消除殘余應力，軟化合金，改善綜合性能，采用的退火制度為780℃2h.FC至580℃.AC。對TC16合金冷軋后的六角棒取樣，按照表2所定的固溶+時效熱處理方案進行熱處理，然后加工成為試樣，采用Olympus Pmg3金相顯微鏡進行顯微組織觀察，通過Instron拉伸試驗機按照GB/T228金屬室溫拉伸試驗方法測試其室溫拉伸性能。拉伸試樣采用R7的標準拉伸試樣。金相腐蝕劑采用：HF：HNO

：H

O=1：3：7配比溶液。

2 實驗結果和討論

2.1 熱處理對TC16鈦合金棒材顯微組織的影響

TC16鈦合金棒材熱軋后進行退火處理，退火制度為：780℃保溫2h后開始以2～4℃/min爐冷降溫至580℃.后空冷，取樣觀察其組織如圖1所示，為均勻的α+β兩相組織，組織由初生α相、細小的次生α相以及β相組成，晶粒尺寸較小。

其次，高校在幫助學生設置目標上有缺位。上文已經發現學生中存在輕看學習能力，重視其他綜合能力的問題，個人認為學校的引導還不夠。重視其他能力并沒有錯，但是想要立足于社會，個人的知識體系、技能專長和學習能力才是基石，沒有這些基石，再會為人處世也終將是竹籃打水一場空。學生之所以會出現這樣的認知，多半來自于社會不良風氣和一些所謂“成功人士”的“成功學說”。因此高校在引導學生樹立正確人生觀、價值觀上仍任重而道遠。

固溶溫度對TC16鈦合金棒材性能的影響見圖4，隨著固溶溫度的升高，抗拉強度Rm和屈服強度Rp0.2均先降后升，在固溶溫度為780℃時出現低谷，延伸率和斷面收縮率先升后降，在780℃～800℃時達到最高值，在840℃時降低較為明顯。選擇800℃作為固溶熱處理制度時，可以保證強度和塑形的良好匹配。

（2）為什么？分析原因：①國家層面：經濟發展方式落后，沒有堅持走可持續發展之路。②市場調節具有自發性。③不注重科技創新能力提高。

圖3是TC16鈦合金六角棒在800℃/2h，WC固溶處理后在不同時效溫度下的顯微組織照片。由圖3可以看出，經α+β兩相區固溶+時效處理后，棒材的顯微組織為均勻細小的等軸組織，但隨著時效溫度的升高，有彌散顆粒析出，初生α相晶粒尺寸較小，在570℃時初生α含量最大，由550℃時效處理的31.2%增加到570℃的37.9%，整體變化幅度不大。

筆者通過先后對江蘇省10所地方高校(分別用x1,x2,…,x10表示)進行調研，獲得調研數據，最后用未確知測度模型將10所高校的科研核心競爭力劃分為三個等級?，F以某高校(xi)為例來介紹實證分析的過程。

2.2 熱處理對TC16鈦合金棒材力學性能的影響

圖2為TC16鈦合金六角棒在不同溫度固溶經570℃/8h，AC時效后的顯微組織照片。由圖1可見看出，經α+β兩相區固溶+時效處理后，棒材的的顯微組織為均勻細小的等軸組織。隨著固溶溫度的升高，初生α相晶粒尺寸略有有長大，初生α相不斷溶解、減少，初生α相含量由760℃固溶處理的37.5%左右，降低到840℃固溶處理的14.5%左右，在820℃以上β相區產生a"馬氏體。試樣在820℃以下固溶時，顯微組織為初生α相和亞穩定β相組成，固溶穩定達到820℃時，亞穩態β相不能穩定下來，在水介質中的快速冷卻過程中，產生a"馬氏體轉變，組織內部開始出現a"馬氏體，隨著溫度升高，在840℃時，亞穩態β相大量轉化成a"馬氏體

。

時效溫度對TC16鈦合金棒材性能的影響見圖5，隨著時效溫度的升高，抗拉強度Rm和屈服強度Rp0.2下降，延伸率A和斷面收縮率Z略有提高，變化幅度不大。主要是因為時效時有彌散顆粒析出，溫度較低時，顆粒尺寸較小而分散度大，此時合金的強度較高，而塑性偏低，隨著時效溫度的提高析出顆粒逐步長大，合金的強度就逐步降低，而塑性則不斷提高，因此在570℃附近時效，則可以在保證塑性的同時有較高的強度。

3 結論

（1）隨著固溶溫度的升高，抗拉強度和屈服強度均先降后升，在固溶溫度為800℃時出現低谷，在780℃～800℃時達到最高值，斷面收縮率，變化不大，在840℃時略有降低。

（2）隨著時效溫度的提高，抗拉強度Rm和屈服強度Rp0.2有所下降，延伸率A和斷面收縮率Z略有提高，但總的變化幅度不大。

（3）根據上述實驗，綜合組織觀察與性能檢測的結果，選擇800℃/2h，WC+580℃/8h，AC的制度進行熱處理，可以得到強塑性匹配較好的棒材。

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