TC4钛合金的力学性能及热处理模拟

采用分子动力学方法建立了TC4模型,基于混合嵌入式原子法势函数计算了Ti、Al和V不同原子之间的相互作用力,通过拉伸与剪切模拟计算得到了拉伸、剪切应力-应变曲线。通过温度的设置,完成了热处理工艺中加热、保温、冷却各个阶段的模拟。在单独退火的模拟基础上进行了同时固溶与时效的模拟,比较了不同固溶温度(800、954和1020℃)和时效温度(400、538和620℃)对TC4拉伸和剪切力学性能的影响。结果表明,退火和固溶时效处理提高了TC4模型的拉伸与剪切强度,最大拉伸强度一般随着固溶温度的升高而升高;在538℃时效时,剪切强度同样随固溶温度的升高而升高,但在954℃固溶温度时,剪切强度随时效温度的升高而下降。HCP模型沿[0001]晶向的拉伸强度大于[0110]与[2110]晶向,并且拉伸强度随着拉伸速率的升高而升高。

固溶、时效温度对TC4钛合金螺栓显微组织与剪切强度的影响

采用扫描电镜与材料试验机研究固溶温度、时效温度对TC4钛合金微观组织与剪切强度的影响。结果表明,对于以TC4钛合金为材料的航空螺栓,比较其头部中心、边缘,及其R处、心部等不同位置的显微组织,发现由于头部边缘比中心冷却速度更快,β相转变的次生α相含量更高,晶粒聚集长大更明显。在β单相区的固溶温度下,螺栓心部等内部区域则分布着纵横交错的马氏体,弥散强化效果较好。在800~1020℃的固溶温度范围内,剪切强度基本随固溶温度的升高而增加;而固溶温度为1020℃时,剪切强度随时效温度的升高先升高后降低,1020℃固溶+538℃时效后TC4钛合金的剪切强度最高。