BTi-421111是一種新型研制的中等強度塑性良好的鈦合金。本文通過研究BTi-421111鈦合金8.0 mm厚板在熱態(tài)R、750℃/1 h、780℃/1 h、810℃/1 h、840℃/1 h不同狀態(tài)下的顯微組織與性能，優(yōu)選出合適的熱處理溫度范圍為780~840℃；并對840℃/1 h與940℃/1 h WQ+760℃/4 h兩種不同熱處理工藝下板材的顯微組織與性能進行對比。實驗結果表明：板材經780~840℃溫度熱處理后呈均勻的兩相區(qū)，達到良好的組織與性能的匹配；840℃/1 h熱處理后板材橫向具有更高的強度和沖擊性能，而940℃/1 h WQ+760℃/4 h熱處理后板材具有良好的塑性。

BTi-421111鈦合金由鋁、鋯、錫、鉬、釩、鉻按4∶2∶1∶1∶1∶1的質量比組成，是自主開發(fā)研究的中等強度塑性良好的鈦合金[1]。鋁元素在合金中起固溶強化提高強度的作用，其他合金元素的添加可提高鈦合金的加工性能。BTi-421111合金屬于兩相鈦合金，強度與Gr.5鈦合金相當，加工性能優(yōu)異。文獻報道主要集中在鈦合金薄板顯微組織和拉伸性能的研究[2]，而對BTi-421111鈦合金中厚板組織及性能的研究相對缺少。

本文對BTi-421111鈦合金8.0 mm厚板在不同熱處理工藝下的組織及性能進行研究。

實驗方法

采用EB熔煉爐得到的BTi-421111鈦合金板坯，相變溫度為985℃，化學成分見表1。實驗中通過修磨、下料等工序，在α+β兩相區(qū)經過二三火軋制成8.0 mm厚成品板材。對鈦合金板材分別取樣進行熱態(tài)R(A)、750℃/1 h(B)、780℃/1 h(C)、810℃/1 h(D)、840℃/1 h(E)檢測，選出合適的熱處理工藝，并與固溶時效態(tài)940℃/1 h WQ+760℃/4 h(F)的性能進行對比。

結果與討論

不同熱處理工藝對板材顯微組織的影響

BTi-421111在不同熱處理工藝下的微觀組織如圖1所示。從圖1(a)看出板材存在加工過程中的長條α，等軸α，整體呈纖維狀；經750℃/1 h退火后大部分組織發(fā)生了回復和再結晶，但仍存在拉長的組織(圖1(b))；經780℃/1 h退火后板材長條組織發(fā)生斷開，沒有明顯的長條組織(圖1(c))；經810℃/1 h和840℃/1 h退火后板材組織無長條α存在，長條組織被均勻斷開(圖1(d)和圖1(e))；經940℃/1 h WQ+760℃/4 h熱處理完組織在β基體上存在明顯的等軸α和片狀α，為典型的雙態(tài)組織[3-6]。

不同熱處理工藝對板材性能的影響

圖2為板材在不同熱處理工藝下的橫向拉伸性能。從圖中可以看到，板材的抗拉強度Rm和屈服強度Rp0.2均呈現先下降后上升的趨勢，延伸率A則呈現先上升后下降的趨勢且在780℃/1 h工藝下達到最大值，這說明在熱軋態(tài)的板材中存在一定的畸變能，板材發(fā)生了回復和再結晶；結合顯微組織分析發(fā)現在780~840℃之間熱處理后板材再結晶完全，晶粒大小均勻，組織與性能匹配良好。

對板材在780℃/1 h與固溶時效態(tài)工藝下的拉伸性能進行對比分析(圖3)發(fā)現780℃/1 h工藝下的抗拉強度Rm和屈服強度Rp0.2均優(yōu)于固溶時效態(tài)工藝，但固溶時效態(tài)的延伸率A較高，表明固溶時效態(tài)下板材存在一定的縱、橫向性能差異，而固溶時效熱處理后板材組織更加均勻一致，強度下降，塑性升高。

圖4為板材在780℃/1 h與固溶時效態(tài)工藝下的沖擊性能和晶粒尺寸對比分析圖。從圖中可以看到，780℃/1 h工藝下的板材沖擊性能明顯優(yōu)于固溶時效態(tài)工藝，但平均晶粒尺寸基本一致，表明固溶時效態(tài)可以降低橫向沖擊性能。

結束語
(1)板材經在780~840℃溫度之間熱處理后呈均勻的兩相區(qū)，達到良好的組織與性能的匹配。
(2) 840℃/1 h熱處理后板材橫向具有更高的強度和沖擊性能，而940℃/1 h WQ+760℃/4 h熱處理后板材具有良好的塑性。

文章來源——金屬世界