准β热处理工艺对TC4-DT钛合金组织和性能的影响

通过改变单相区保温时间,研究了5种准β热处理工艺对TC4-DT钛合金组织和力学性能的影响。结果表明:保温40 min及以下时,为网篮组织,而保温50 min及以上时,组织呈现魏氏组织特征,随保温时间延长,晶粒尺寸增大,片状α相更细更长;合金强度和断裂韧性随保温时间的延长呈递增趋势,而塑性逐渐变差。TC4-DT钛合金在单相区保温50 min时,具有较好的强度、塑性以及断裂韧性匹配,强度可达865 MPa,断面收缩率可达31%,而断裂韧性能够达到99 MPa·m^(1/2)。

准β热处理工艺对TC4-DT钛合金裂纹扩展行为的影响

研究了准β热处理工艺窗口参数(保温时间和加热温度)对损伤容限型TC4-DT钛合金的疲劳裂纹扩展行为的影响,并采用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)从显微组织、裂纹扩展路径及断口形貌进行了分析对比。结果表明:随着保温时间从5 min延长至15 min,原始β晶粒尺寸从130μm增大到230μm,转变点处ΔKt由17.5 MPa·m^(1/2)增大至19.4 MPa·m^(1/2),当10 MPa·m^(1/2)≤ΔK≤20 MPa·m^(1/2)的低应力范围,裂纹扩展速率降低;随着加热温度从988℃升高至998℃,原始β晶粒尺寸从130μm增大至240μm,转变点处ΔKt由17.5 MPa·m^(1/2)增大至18.0 MPa·m^(1/2),转折点前的裂纹扩展区的裂纹扩展速率降低;当温度继续升高至1008℃时,原始β晶粒尺寸增大至400μm,转折点处ΔKt增大至20.5 MPa·m^(1/2),裂纹扩展速率在转折点附近降低,但在ΔK≥20.5 MPa·m^(1/2)的较大应力区域时,裂纹扩展速率无明显变化;温度升高或保温时间延长,裂纹扩展路径曲折度增加,二次裂纹数量增多、深度增加,断口表面粗糙度降低。

热处理工艺对Ti-6Al-4V ELI合金厚截面锻件力学性能的影响

针对截面厚度达200mm的损伤容限型Ti-6Al-4VELI合金锻件,开展了β热处理工艺和准β热处理工艺试验,对比分析了热处理工艺对锻件强度、塑性、断裂韧度、疲劳裂纹扩展速率的影响。研究结果表明,随着第一重退火温度从Tβ+15℃升高到Tβ+30℃、Tβ+60℃,锻件塑性下降明显。经准β工艺热处理后,锻件的β晶粒尺寸较小,塑性明显优于β热处理工艺。强度、断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率对β热处理温度不敏感。为达到良好的强度-塑性-韧性的综合性能匹配,Ti-6Al-4VELI合金厚截面锻件宜采用较低热处理温度(如Tβ+15℃)的β热处理工艺或准β热处理工艺。