α+β型鈦合金Ti-6Al-4V是非常重要的工程合金,尤其在宇航工業(yè)。這是它具有的優(yōu)良性能所決定的:低密度、高強度、高韌性以及優(yōu)良的耐腐蝕性能。另外,在低溫和~500℃之間鈦合金的各項性能對溫度不敏感。在鑄態(tài),Ti-6Al-4V呈現(xiàn)出典型的α+β魏氏組織,晶粒度粗大,為~2㎜。所以,必須通過幾個熱機械加工步驟才能破碎、細化粗大的顯微組織。如,在β區(qū),即1000℃以上進行鐓鍛。然而,這不僅使成本增加,還帶來了別的麻煩。如,必須對鍛造各步驟中表面產(chǎn)生的氧化層進行機加工。成本增加的同時,材料損失嚴重,不僅如此,材料的疲勞性能降低。
近來,研究人員發(fā)現(xiàn)在Ti-6Al-4V合金中添加微量的硼(B)能夠使顯微組織晶粒度細化,并出現(xiàn)針狀TiB。這樣就不需要之前提到的β鐓鍛加工步驟,從而降低成本。另一方面,顯微組織細化導(dǎo)致彈性模數(shù)急劇增加,屈服和極限強度中等增強,改善無缺口疲勞性能。
印度科學(xué)院材料工程系的研究人員通過在Ti-6Al-4V合金中添加約0.1wt.%的B以研究合金的高溫變形工藝條件,實驗結(jié)果表明,最佳熱加工條件為:溫度900~1000℃,應(yīng)變速率10-3~10-2s-1。在該區(qū)域內(nèi),α層的動態(tài)球化為主要的變形機理。(曉紅)