TB8鈦合金屬亞穩定β鈦合金，名義成分Ti-15Mo-3A1-2.7Nb一0.2Si，國外對應牌號為Beta一21S(UNSNumberR58210)。該合金具有優良的比強度、焊接性能、抗蠕變性能、高溫抗氧化性能和耐腐蝕性能，同時經熱處理可獲得高強度。TB8鈦合金可以在固溶狀態和固溶時效狀態下使用，固溶狀態的使用溫度為200℃，固溶后冷成型狀態的使用溫度為150℃，固溶時效狀態的最高使用溫度為550℃。由于優異的綜合性能，TB8鈦合金已成為理想的航空航天緊固件用材料l2I31，并擬納入GJB2219《緊固件用鈦合金棒(線)材規(gui)范》修訂版(ban)中。規(gui)范中固溶制度為(780810)℃保溫(0.5～2)h，空冷；時(shi)效制度為(52o一560)oc保溫(8-12)h，空冷。

文(wen)章通過研究熱處理工(gong)藝(yi)對TB8緊(jin)固件(jian)用棒材(cai)力學性能的影響，為今后該合金的工(gong)業化制備(bei)及應用提供參(can)考數據。

1、棒材制備

由(you)于TB8鈦合金(jin)含有較(jiao)多(duo)的Mo、Nb等β穩定元(yuan)素，鑄錠(ding)采用(yong)3次真(zhen)空(kong)白耗電(dian)弧爐熔煉制備(bei)，鑄錠(ding)規格為(wei)直(zhi)徑φ580mm，化學(xue)成分見表1。

鑄錠在(zai)B相(xiang)(xiang)區經多火次鍛造后，制備為(wei)直(zhi)徑φ150mm、組織均勻的棒材坯料，并(bing)進(jin)(jin)行(xing)了表面機(ji)加工處理(li)。采用金(jin)相(xiang)(xiang)法(fa)對TB8相(xiang)(xiang)變(bian)點進(jin)(jin)行(xing)測定，結果為(wei)810~815℃。

隨后(hou)成品棒材制備并未采(cai)(cai)用(yong)傳統的(de)精(jing)鍛(duan)后(hou)軋制工藝(yi)，而是采(cai)(cai)用(yong)了效(xiao)率更高(gao)的(de)高(gao)速連(lian)軋工藝(yi)。分2次(ci)將(jiang)φ150軋制為直徑(jing)10mm的(de)棒材，單(dan)只棒材重量約(yue)為25kg。

2、熱處理結果及分析

2.1固(gu)溶制度及力學性能(neng)

對制備的(de)φ10mm材(cai)，截取試樣(yang)后在780℃~850℃分(fen)別進行7組(zu)試樣(yang)的(de)固溶(rong)處理，溫(wen)度間隔為10％。因棒材(cai)規格(ge)小，固溶(rong)時(shi)間均(jun)采用(yong)0.5小時(shi)，冷卻方(fang)式(shi)采用(yong)空冷。

同時在相變點上及(ji)(ji)相變點下，分別選取800℃及(ji)(ji)830℃兩個溫度，固溶(rong)時間從(cong)0.5h～1.5h做了(le)固溶(rong)試驗，固溶(rong)時間間隔為0.5h。固溶(rong)處理的具(ju)體制(zhi)度及(ji)(ji)性能(neng)見表2。

2.2時效制(zhi)度及力學性能

選用800℃／0.5h.AC作為(wei)(wei)固溶(rong)制度(du)(du)(du)，時(shi)(shi)效溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)在460℃～620℃，時(shi)(shi)效時(shi)(shi)間為(wei)(wei)8.5h，進行(xing)了(le)9組時(shi)(shi)效處理(li)，時(shi)(shi)效溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)問隔(ge)為(wei)(wei)10℃。同時(shi)(shi)在固溶(rong)及(ji)時(shi)(shi)效溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)不變的前提下(xia)，對(dui)時(shi)(shi)效時(shi)(shi)間從6～12分別進行(xing)了(le)時(shi)(shi)效處理(li)，時(shi)(shi)間間隔(ge)為(wei)(wei)1小時(shi)(shi)。

固溶處理的具體制(zhi)度及(ji)性能見表3。

2.3熱(re)處理與力學性(xing)能的分析(xi)

由(you)表2可以看出，連軋工藝生產(chan)的(de)TB8棒(bang)材(cai)，在(zai)(zai)相轉(zhuan)(zhuan)變點以上40℃范(fan)圍(wei)內(nei)固(gu)溶，因固(gu)溶時間短，溫(wen)度(du)(du)范(fan)圍(wei)小(xiao)，因此晶粒尺寸(cun)相對穩定，固(gu)溶溫(wen)度(du)(du)對棒(bang)材(cai)的(de)力學性(xing)能(neng)影響很小(xiao)；在(zai)(zai)相轉(zhuan)(zhuan)變點以下30℃范(fan)圍(wei)內(nei)固(gu)溶，隨(sui)著(zhu)固(gu)溶溫(wen)度(du)(du)降(jiang)低，棒(bang)材(cai)強度(du)(du)有下降(jiang)趨勢，塑(su)性(xing)逐(zhu)漸上升，在(zai)(zai)此溫(wen)度(du)(du)區(qu)間內(nei)力學性(xing)能(neng)并不會有顯著(zhu)變化。

同時(shi)在相(xiang)變點附件的溫(wen)度(du)區間內延長固溶時(shi)間，對于力(li)學性能并不會顯著(zhu)變化。因(yin)此在工業(ye)化生產中，小規格棒材可適當減少固

溶時(shi)間，有利于(yu)經濟(ji)型。后(hou)期試驗證(zheng)明經800℃／0.5h，AC固(gu)溶處理的(de)(de)棒(bang)材試樣，晶粒(li)度評級為7級，剪切強度為620MPa；冷頂鍛(duan)工藝中，鍛(duan)后(hou)高度與鍛(duan)前(qian)高度之比(bi)為1：3時(shi)，棒(bang)材表面(mian)無裂紋。完全滿足航空(kong)緊固(gu)件用(yong)棒(bang)材的(de)(de)要求(qiu)。

由表3可知，時(shi)(shi)效(xiao)溫(wen)(wen)度(du)對棒材(cai)(cai)力學性(xing)能影響顯著(zhu)，隨著(zhu)時(shi)(shi)效(xiao)溫(wen)(wen)度(du)的降低(di)，強度(du)增加，塑性(xing)降低(di)；但延長時(shi)(shi)效(xiao)時(shi)(shi)間并(bing)不能對力學性(xing)能產生顯著(zhu)影響。通過調整時(shi)(shi)效(xiao)溫(wen)(wen)度(du)，可以獲得(de)不同(tong)強度(du)級別的棒材(cai)(cai)。

3、結束語

(1)TB8鈦合金固溶(rong)(rong)溫度(du)控制在相變(bian)點(dian)附近40℃內，強(qiang)度(du)和塑性可(ke)得到較(jiao)好的匹配，強(qiang)度(du)Rm≥820，延(yan)伸率(lv)A≥15％，斷面(mian)收縮率(lv)z≥15％，且隨著固溶(rong)(rong)的時間(jian)延(yan)長，強(qiang)度(du)及塑性不會(hui)有顯著變(bian)化。

(2)時效(xiao)溫度(du)對(dui)TB8鈦合金的抗拉(la)強度(du)影響顯著(zhu)，在(620—480)~隨著(zhu)時效(xiao)溫度(du)降低(di)，強度(du)提高(gao)，塑(su)性(xing)降低(di)。

(3)對于連(lian)軋工藝生產的TB8鈦合金緊固件(jian)用(yong)棒(bang)材，通過(guo)熱處理(li)可得到強(qiang)度級別為(wei)1300MPa、1200MPa和1100MP的棒(bang)材。

參考文獻

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