鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料,可制造出單位強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)輕的零部件。在飛機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。
許多應(yīng)用得益于同一部件不同部位具有不同的性能,這與特定的使用溫度、外加應(yīng)力等因素有關(guān),渦輪發(fā)動機(jī)部件就是一個很好的佐證。如壓氣機(jī)葉片,部件燕尾部以耐磨性、微振磨損性能為主,而在其他部位則以疲勞、蠕變特性、耐沖蝕性及沖擊韌性為主。因此,為了獲得最佳性能,對各部位的顯微組織都有一定要求。
通過研究,業(yè)已認(rèn)為采用局部快速熱處理(LRHT)可以改善工業(yè)純鈦的拉伸和疲勞性能,但對于鈦合金,類似工藝鮮有報(bào)道。烏克蘭和美國科研人員選擇Ti-6Al-4V鈦合金作為研究對象。試驗(yàn)料為Φ12熱軋棒,分別具有兩種原始顯微組織,細(xì)的、等軸α組織和粗的β晶聚集α組織。為了獲得均勻、穩(wěn)定的顯微組織,對具有等軸α組織試驗(yàn)料作退火處理:800℃/1h,對聚集α組織試驗(yàn)料進(jìn)行1100℃/1h+爐冷的β退火處理。
研究發(fā)現(xiàn)對于原始態(tài)為等軸α組織的試驗(yàn)料,經(jīng)LRHT后,從棒的表面到心部,β晶粒度逐漸減小,晶內(nèi)顯微組織從表面的完全轉(zhuǎn)變組織到心部的雙態(tài)(等軸/轉(zhuǎn)變)組織。LRHT+時效(LRHTA)后,材料獲得了一誘人的拉伸和疲勞性能組合:UTS=1285MPa,延伸率=6.3%,持久極限710MPa。進(jìn)一步分析表明,LRHTA工藝使試樣橫截面產(chǎn)生40~60%的轉(zhuǎn)變組織,性能平衡卻好于常規(guī)熱處理方法。
對于聚集α組織試驗(yàn)料,經(jīng)LRHT后,獲得一細(xì)的馬氏體相和α/β晶內(nèi)相混合組織,然而,力學(xué)性能改善程度低于等軸α組織的。(曉紅)