根據α相形態(tai), 鈦合(he)(he)(he)金(jin)顯微組織(zhi)大(da)致可分(fen)為以(yi)下 3 類(lei): 等軸(zhou)組織(zhi)、雙(shuang)(shuang)態(tai)組織(zhi)和(he)(he)片層組織(zhi)[1~6]。 等軸(zhou)組織(zhi)具有良(liang)好的(de)(de)(de)強度塑(su)性(xing)(xing)(xing)匹配(pei), 但(dan)蠕(ru)變性(xing)(xing)(xing)能(neng)、韌性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)疲(pi)(pi)勞裂(lie)(lie)紋擴展抗(kang)(kang)力(li)較差; 片層組織(zhi)具有良(liang)好的(de)(de)(de)蠕(ru)變性(xing)(xing)(xing)能(neng)、韌性(xing)(xing)(xing)及疲(pi)(pi)勞裂(lie)(lie)紋擴展抗(kang)(kang)力(li), 但(dan)低周疲(pi)(pi)勞性(xing)(xing)(xing)能(neng)及塑(su)性(xing)(xing)(xing)較差; 介于(yu)2者(zhe)之間的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)態(tai)組織(zhi)可獲(huo)(huo)得拉伸、斷裂(lie)(lie)、疲(pi)(pi)勞、蠕(ru)變性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)良(liang)好匹配(pei), 因此(ci)多數高溫鈦合(he)(he)(he)金(jin)均采用雙(shuang)(shuang)態(tai)組織(zhi)[2]。由(you)于(yu)α+β兩相及近 α鈦合(he)(he)(he)金(jin)具有優異(yi)的(de)(de)(de)高溫力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng), 使其成為航(hang)空航(hang)天熱端部件的(de)(de)(de)重要結(jie)構材料[7~10]。 Ti60合(he)(he)(he)金(jin)是(shi)一種(zhong)可在600 ℃長期使用的(de)(de)(de)近α鈦合(he)(he)(he)金(jin)[11~13]。 該(gai)合(he)(he)(he)金(jin)經α+β兩相區(qu)變形后, 通過(guo)高于(yu)終(zhong)鍛溫度的(de)(de)(de)熱處理, 可以(yi)獲(huo)(huo)得均勻的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)態(tai)組織(zhi),實現(xian)疲(pi)(pi)勞與蠕(ru)變性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)良(liang)好匹配(pei)。

熱處(chu)理是控制近 α鈦合金(jin)組(zu)(zu)織(zhi)和(he)(he)性(xing)能(neng)的(de)重要(yao)手段。 根據 α 和(he)(he) β相(xiang)(xiang)在(zai)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)過程(cheng)中的(de) Burgers 取(qu)向關系[2], 即(ji){ 110 }β//{ 0001}α, <111>β//<112ˉ0 >α,α相(xiang)(xiang)在(zai) α→β 相(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)(bian)過程(cheng)中將生(sheng)(sheng)成(cheng) 6 種不(bu)(bu)同(tong)取(qu)向的(de) β晶(jing)(jing)粒(li), 并且(qie)(qie)(qie)同(tong)一原始 β晶(jing)(jing)粒(li)在(zai)冷卻過程(cheng)中可以形成(cheng) 12種不(bu)(bu)同(tong)取(qu)向的(de)次生(sheng)(sheng) α變(bian)(bian)(bian)體[14]。 如果在(zai) α→β→α 相(xiang)(xiang)熱循環過程(cheng)中, 每(mei)種變(bian)(bian)(bian)體均(jun)等效析(xi)出, 則熱處(chu)理后(hou)組(zu)(zu)織(zhi)的(de)織(zhi)構(gou)密(mi)度應遠低于熱處(chu)理前組(zu)(zu)織(zhi)[15]。 但在(zai)a→β相(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)(bian)時, β晶(jing)(jing)粒(li)優先在(zai)殘留b相(xiang)(xiang)處(chu)形核, 使新生(sheng)(sheng)成(cheng)的(de)原始β晶(jing)(jing)粒(li)可與周圍α相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)符合 Burgers 取(qu)向關系, 并且(qie)(qie)(qie)在(zai) β→α 相(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)(bian)過程(cheng)中,α相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)體的(de)選擇還會受(shou)相(xiang)(xiang)鄰(lin)原始β晶(jing)(jing)粒(li)和(he)(he)相(xiang)(xiang)鄰(lin)初(chu)生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)晶(jing)(jing)體取(qu)向的(de)影響[15~20]。 上述因(yin)素導致熱處(chu)理對(dui)鈦合金(jin)織(zhi)構(gou)的(de)影響較復雜(za)。 所(suo)以, 鈦合金(jin)熱加工態組(zu)(zu)織(zhi)中存在(zai)的(de)織(zhi)構(gou)不(bu)(bu)僅對(dui)鍛(duan)態組(zu)(zu)織(zhi)力學(xue)性(xing)能(neng)產生(sheng)(sheng)明顯影響, 而且(qie)(qie)(qie)會影響合金(jin)的(de)熱處(chu)理效應。

國內外研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)者[1~4]對(dui)(dui)熱處(chu)理溫度對(dui)(dui)鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)顯微組(zu)織及其力(li)學性能(neng)的(de)影(ying)響進(jin)(jin)行了大量研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)。 然(ran)(ran)而,隨著對(dui)(dui)鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)使用性能(neng)要(yao)求的(de)提高, 新(xin)(xin)材(cai)料、新(xin)(xin)技術、新(xin)(xin)工(gong)藝的(de)廣(guang)泛采用, 材(cai)料應用過程中(zhong)新(xin)(xin)問題的(de)不斷涌(yong)現以及研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)技術手段的(de)進(jin)(jin)步(bu), 鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)顯微組(zu)織與力(li)學性能(neng)關系仍然(ran)(ran)是(shi)當前(qian)鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)領域的(de)熱點[11,12]。 尤其是(shi)隨著電子(zi)背散(san)射衍射(EBSD)技術的(de)發展完善, 為鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)顯微組(zu)織與力(li)學性能(neng)關系的(de)深入研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)開(kai)啟了新(xin)(xin)的(de)窗口(kou)。

鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)中(zhong)存在(zai)的(de)織(zhi)構或微(wei)織(zhi)構對(dui)性能有明顯影(ying)響[21,22]。 較強的(de)織(zhi)構在(zai)板材(cai)(cai)中(zhong)更為(wei)常(chang)見(jian), 而在(zai)鍛件(jian)(jian)和棒材(cai)(cai)中(zhong)織(zhi)構一(yi)直未受到人(ren)們(men)的(de)重視, 因此過去(qu)很長時(shi)間內(nei)鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)織(zhi)構研究的(de)對(dui)象多為(wei)板材(cai)(cai)。 上世(shi)紀80 年代隨著保(bao)載疲勞(dwell fatigue)概念的(de)出(chu)現, 鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)鍛件(jian)(jian)和棒材(cai)(cai)中(zhong)存在(zai)的(de)微(wei)織(zhi)構(局部(bu)由相同或相近取向(xiang)晶粒組成(cheng)的(de)“宏(hong)區”)才(cai)逐(zhu)漸引起人(ren)們(men)的(de)重視,目前已成(cheng)為(wei)國內(nei)外研究熱點[22~25,26]。

本工作(zuo)以2種不同規格Ti60精(jing)鍛棒材為研究對(dui)象, 研究熱(re)處理(li)溫度對(dui)不同規格的(de)(de)Ti60棒材顯微組織(zhi)和織(zhi)構(gou)的(de)(de)影響(xiang)(xiang), 揭示近 a 型鈦合金中(zhong)的(de)(de)織(zhi)構(gou)對(dui)力學性(xing)能的(de)(de)影響(xiang)(xiang)規律, 以期為高溫鈦合金性(xing)能優化提供參考。

1、 實驗方法

實驗(yan)用Ti60鈦(tai)合金(jin)采用三(san)次真空自耗熔煉(lian), 鑄錠規(gui)格為直徑 220mm, 化學成分(質(zhi)量分數, %)為:

Al 5.6, Sn 3.7, Zr 3.2, Mo 0.5, Ta 1.0, Si 0.37,Nb 0.4, C 0.05, Ti 余(yu)量(liang)。 采用金相(xiang)法測得的(de) b 相(xiang)變(bian)溫度為(wei) 1040 ℃。 鑄錠經(jing) b 單相(xiang)區(qu)開坯鍛造至(zhi)直徑140 mm, 然后將棒材一分(fen)為(wei)二, 在(zai) 1000 ℃分(fen)別(bie)經(jing) 2和3火(huo)次(ci)鍛造成直徑為(wei)45和30 mm的(de)棒材, 分(fen)別(bie)命名為(wei)D45和D30。

取長(chang)度為(wei)70mm的(de)棒(bang)材進行(xing)固溶和(he)(he)時(shi)效(xiao)(xiao)熱處(chu)理(li), 固溶溫度分(fen)別為(wei)950, 1000 和(he)(he) 1050 ℃, 保溫 2 h后(hou)空(kong)冷(leng)到室溫, 時(shi)效(xiao)(xiao)制度為(wei) 700 ℃保溫 8 h 后(hou)空(kong)冷(leng)。采用 Axiovert 200 MAT 金(jin)相顯微(wei)鏡(OM)觀(guan)察顯微(wei)組織, 金(jin)相試樣(yang)腐蝕劑為(wei) HF∶HNO3∶H2O=1∶1∶48的(de) 溶 液 ( 體(ti) 積 比)。 利 用 D8 Discover X 射(she) 線 衍 射(she)(XRD)儀檢測a相在 {0002} , {101ˉ0} 和(he)(he){101ˉ1}晶面的(de)不(bu)完全(quan)極圖。 為(wei)研究熱處(chu)理(li)前后(hou)晶粒的(de)取向變化,對鍛態和(he)(he)兩相區熱處(chu)理(li)樣(yang)品進行(xing) EBSD 觀(guan)察分(fen)析(xi)。

EBSD 樣品經機械和(he)電(dian)解拋(pao)光(guang), 電(dian)解拋(pao)光(guang)液為(wei)配比為(wei)6%高氯酸, 35%正丁(ding)醇和(he)59%甲醇(體積分數)。 拋(pao)光(guang)后的(de)試(shi)樣采用附帶 HKL-Channel5 軟件和(he) EBSD探頭的(de)S-3400N掃描電(dian)子顯微(wei)鏡(SEM)進(jin)行晶粒(li)晶體學(xue)取向數據的(de)采集和(he)處理(li)。 在(zai)熱處理(li)棒材上加工標距段直徑為(wei)3 mm, 長 15 mm 的(de)拉伸(shen)試(shi)樣。 拉伸(shen)實驗在(zai) Zwick Z050 電(dian)子拉伸(shen)試(shi)驗機上進(jin)行, 拉伸(shen)速(su)率(lv)為(wei) 1 mm/s, 斷后延(yan)伸(shen)率(lv)由引伸(shen)計測得。

2、 結果與討論

2.1 顯微組織

圖1為2種規(gui)格Ti60棒(bang)材(cai) D30和(he)D45的鍛態顯微組(zu)織(zhi)(zhi)。 由(you)(you)圖 1a 可見, D45 棒(bang)材(cai)縱(zong)(zong)剖面顯微組(zu)織(zhi)(zhi)主(zhu)要(yao)由(you)(you)等(deng)(deng)軸α相(xiang)(xiang)、拉長的帶狀α 和(he) β 相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變組(zu)織(zhi)(zhi)組(zu)成;橫截面組(zu)織(zhi)(zhi)由(you)(you)等(deng)(deng)軸α相(xiang)(xiang)、短棒(bang)狀α相(xiang)(xiang)和(he)少(shao)量 β相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變組(zu)織(zhi)(zhi)組(zu)成(圖 1b)。 D30 棒(bang)材(cai)縱(zong)(zong)剖面由(you)(you)沿軸向拉長的初生α相(xiang)(xiang)和(he)變形 α板條(tiao)組(zu)成(圖 1c); 橫截面主(zhu)要(yao)由(you)(you)等(deng)(deng)軸a相(xiang)(xiang)和(he)變形α板條(tiao)組(zu)成(圖1d)。

圖1 Ti60精鍛棒材D45和D30的(de)鍛態顯(xian)微(wei)組織

Fig.1 Microstructures of as-forged D45 (a, b) and D30 (c, d) Ti60 precision bars in longitudinal (a, c) and cross (b, d) sec-tions (D45 and D30 are referring to the Ti60 bars with diameters 45 and 30 mm, respectively)

棒材(cai)經(jing)不同(tong)溫度(du)熱(re)處理后縱剖面的(de)(de)顯(xian)微(wei)組織如圖(tu) 2 所示。 經(jing) 950 ℃熱(re)處理后, D45 和(he) D30 棒材(cai)中的(de)(de)α相(xiang)均出(chu)現(xian)了不同(tong)程度(du)的(de)(de)等軸化現(xian)象(xiang), D30 棒材(cai)α相(xiang)等軸化更(geng)明顯(xian)。 1000 和(he) 1050 ℃熱(re)處理后 2 種Ti60 棒材(cai)的(de)(de)顯(xian)微(wei)組織差異不大(da), 1000 ℃熱(re)處理后,得到初生α相(xiang)約占30%的(de)(de)雙態(tai)組織, 1050 ℃固溶處理得到原始b晶粒尺寸約為500 μm的(de)(de)片(pian)層(ceng)組織。

圖2 不同熱處(chu)理條(tiao)件下Ti60棒材的顯微(wei)組(zu)織

Fig.2 Microstructures of D45 (a, c, e) and D30 (b, d, f) Ti60 bars in longitudinal section after heat treatment at 950 ℃ (a,b), 1000 ℃ (c, d) and 1050 ℃ (e, f)

2.2 織構(gou)及其隨熱處理制度的演變

2 種 Ti60 棒(bang)(bang)材(cai)鍛態(tai)在 3 種熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)條件(jian)下(xia)的(de)(de)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)如(ru)圖 3 所(suo)(suo)示。 由圖 3a 可見(jian), D45 棒(bang)(bang)材(cai)鍛態(tai)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)存在的(de)(de)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)主(zhu)要為棒(bang)(bang)材(cai)軸(zhou)(zhou)向(xiang)與(yu)(yu)(yu)(yu)a相的(de)(de) < 0001 > 或< 101ˉ0 > 方向(xiang)平(ping)行的(de)(de)絲(si)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou); 隨(sui)熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)溫度(du)(du)升(sheng)高(gao),950 和 1000 ℃熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)條件(jian)下(xia), 棒(bang)(bang)材(cai)軸(zhou)(zhou)向(xiang)與(yu)(yu)(yu)(yu)<101ˉ0 >方向(xiang)平(ping)行的(de)(de)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)密(mi)(mi)度(du)(du)略有降低, 但棒(bang)(bang)材(cai)軸(zhou)(zhou)向(xiang)與(yu)(yu)(yu)(yu)晶(jing)體c 軸(zhou)(zhou)平(ping)行的(de)(de)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)密(mi)(mi)度(du)(du)逐漸(jian)升(sheng)高(gao); 1050 ℃熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)后,< 0001 > 絲(si)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)進一步(bu)增強并出(chu)現 < 202ˉ3 > 方向(xiang)的(de)(de)轉(zhuan)變織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou), 最(zui)大織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)密(mi)(mi)度(du)(du)分別為8。4和6。5。 D30棒(bang)(bang)材(cai)鍛態(tai)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)存在棒(bang)(bang)材(cai)軸(zhou)(zhou)向(xiang)與(yu)(yu)(yu)(yu) < 101ˉ0 > 方向(xiang)平(ping)行的(de)(de)強絲(si)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou), 950 ℃熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)后, < 101ˉ0 > 絲(si)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)減弱, 出(chu)現棒(bang)(bang)材(cai)軸(zhou)(zhou)向(xiang)與(yu)(yu)(yu)(yu)晶(jing)體 c 軸(zhou)(zhou)平(ping)行的(de)(de)絲(si)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou); 1000 ℃熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li), 上(shang)述 2 種織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)密(mi)(mi)度(du)(du)比 950 ℃熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)后的(de)(de)有所(suo)(suo)增強, 但 < 101ˉ0 > 絲(si)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)與(yu)(yu)(yu)(yu)鍛態(tai)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)相比有所(suo)(suo)減弱;1050 ℃熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)形成 < 0001 > 強絲(si)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)。

圖3 鍛態和(he)熱處理態Ti60棒(bang)材的軸向反極圖

Fig.3 Inverse pole figures in axial direction (AD) of D45 (a, c, e, g) and D30 (b, d, f, h) Ti60 bars at as-forged state (a, b)and after heat treatment at 950 ℃ (c, d), 1000 ℃ (e, f) and 1050 ℃ (g, h)

對Ti60棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)鍛態及(ji)兩相(xiang)(xiang)區熱處(chu)理(li)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)進(jin)行(xing)(xing)EB-SD 分(fen)析, 結果(guo)如圖(tu) 4~7 所示(shi)。 由(you)(you)圖(tu)可(ke)見, 沿(yan)棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)軸(zhou)(zhou)(zhou)向, D45 棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)呈現出棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)軸(zhou)(zhou)(zhou)向與(yu)α相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de) < 0001 > 和< 101ˉ0 > 方向平(ping)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)(圖(tu)4a); 而(er)D30棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)呈現出棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)軸(zhou)(zhou)(zhou)向與(yu)α相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de) < 101ˉ0 > 方向平(ping)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)強織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)(圖(tu)4b), 部(bu)分(fen)等軸(zhou)(zhou)(zhou)a相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)c軸(zhou)(zhou)(zhou)與(yu)棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)軸(zhou)(zhou)(zhou)向平(ping)行(xing)(xing), 但數量較少, 這與(yu)圖(tu)3a和b的(de)(de)(de)結果(guo)相(xiang)(xiang)近。 由(you)(you)棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)徑向的(de)(de)(de)晶體(ti)取(qu)向分(fen)布圖(tu)(圖(tu) 4c 和 d)可(ke)知, 不同區域的(de)(de)(de)晶體(ti)取(qu)向分(fen)布差異較大, 存(cun)(cun)在較強的(de)(de)(de)微織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)。 950 ℃熱處(chu)理(li)后D45 棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)顯(xian)微組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)與(yu)織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)均未發生(sheng)(sheng)明(ming)顯(xian)變化(圖(tu)5), 而(er)D30棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)經(jing)950 ℃熱處(chu)理(li)后, 晶粒(li)有比較明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)長(chang)大, 微織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)減(jian)弱(ruo), 晶體(ti)取(qu)向分(fen)布趨于(yu)均勻(yun); 經(jing)1000 ℃熱處(chu)理(li)后, 2種棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)差異減(jian)小, 微織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)明(ming)顯(xian)減(jian)弱(ruo)(圖(tu) 6)。 由(you)(you)圖(tu) 7 可(ke)知, 采用(yong) EBSD 得到的(de)(de)(de)1000 ℃熱處(chu)理(li)棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)類型(xing)及(ji)密度(du)(du)與(yu)XRD結果(guo)基(ji)本一致。 利用(yong) Channel5 軟件(jian)對初(chu)生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)(ap)和次(ci)(ci)生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)(as)的(de)(de)(de)織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)分(fen)別進(jin)行(xing)(xing)了分(fen)析, 結果(guo)如圖(tu)7c~f所示(shi)。 2種規格(ge)的(de)(de)(de)Ti60棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)中, 初(chu)生(sheng)(sheng)a相(xiang)(xiang)與(yu)次(ci)(ci)生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)具(ju)有相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)類型(xing), 初(chu)生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)強度(du)(du)低于(yu)次(ci)(ci)生(sheng)(sheng)a 相(xiang)(xiang), 主要為(wei) < 0001 > 方向的(de)(de)(de)織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)。 D30 棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)中初(chu)生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)和次(ci)(ci)生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de) c 軸(zhou)(zhou)(zhou)與(yu)棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)直(zhi)徑方向平(ping)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)密度(du)(du)均高于(yu) D45 棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai), 并且 D30 棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)中初(chu)生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)和次(ci)(ci)生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)還(huan)存(cun)(cun)在 < 101ˉ0 > 方向與(yu)棒(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)軸(zhou)(zhou)(zhou)向平(ping)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)織(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)(gou)。

圖4 Ti60棒材(cai)原(yuan)始組織的EBSD晶體取向分布圖

Fig.4 Orientation image maps in axial (a, b) and radial (c, d) directions (RD) of D45 (a, c) and D30 (b, d) Ti60 bars at as-forged state (Insets in Figs.4a and c indicate the map color codes)

圖5 Ti60棒材950 ℃固溶(rong)處理后(hou)的EBSD晶(jing)體取向分(fen)布圖

Fig.5 Orientation image maps in axial direction of D45 (a) and D30 (b) Ti60 bars after heat treatment at 950 ℃ (Inset in Fig.5a indicates the map color code)

圖(tu)6 Ti60棒(bang)材1000 ℃固(gu)溶(rong)處理(li)后的EBSD晶體取向分布(bu)圖(tu)

Fig.6 Orientation image maps in axial direction (a, d), orientation of primary a (b, e) and secondary a (c, f) components of D45 (a~c) and D30 (d~f) Ti60 bars after heat treatment at 1000 ℃ (Inset in Fig.6a indicates the map color code)

圖7 Ti60棒材經1000 ℃固溶(rong)處理后的EBSD反(fan)極(ji)圖

Fig.7 Inverse pole figures in axial direction (a, b), orientation of primary a (c, d) and secondary a (e, f) components of D45 (a, c, e) and D30 (b, d, f) Ti60 bars after heat treatment at 1000 ℃

α+β兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)及近α鈦(tai)合金(jin)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)α+β兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong), 同(tong)一集束內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)次生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)具有相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)近的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形行(xing)為, 從而在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形欠充分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大截面(mian)棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)內產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)較強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)[17,23]。 繼續變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong), 同(tong)一區域具有相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)近取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)仍保持相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)近的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形行(xing)為[17], 使得小規(gui)格棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)中(zhong)(zhong)(zhong)也(ye)同(tong)樣存(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)較強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)。 高(gao)(gao)溫(wen)(wen)熱(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理及隨后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong), α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)再結(jie)晶(jing)及β →α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)可產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang), 使微(wei)(wei)織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)減弱。 在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)精鍛過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)材(cai)(cai)料承受兩(liang)向(xiang)(xiang)壓應(ying)力(li)和(he)單向(xiang)(xiang)拉應(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)狀(zhuang)態(tai), α-Ti在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)主要開動(dong)柱面(mian), 基面(mian)和(he)錐面(mian)滑(hua)移系(xi)[21], 隨著變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia), 晶(jing)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) < 101ˉ0 > 方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)逐(zhu)漸趨于棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)軸(zhou)向(xiang)(xiang),形成沿軸(zhou)向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) < 101ˉ0 > 絲織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)。 在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)熱(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong), 隨著熱(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理溫(wen)(wen)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升高(gao)(gao), 合金(jin)將發生(sheng)(sheng) α→β 相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian), β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)優先在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)殘(can)留(liu) β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)處(chu)(chu)(chu)形核、長大, 此(ci)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong) β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang)不發生(sheng)(sheng)改變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian); 冷卻(que)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)生(sheng)(sheng)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)次生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)原始 β 晶(jing)粒(li)之(zhi)間存(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai) Burgers 取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang)關系(xi)。 次生(sheng)(sheng)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)存(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai) c 軸(zhou)與(yu)棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)軸(zhou)向(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)意(yi)味著合金(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen) β 相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)存(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai) < 110 > 方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行(xing)于棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)軸(zhou)向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絲織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)。 室溫(wen)(wen)下, 近α 鈦(tai)合金(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)留(liu) β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含量較少(shao)(體(ti)積分(fen)(fen)數為 5%~7%), 利(li)用 EBSD 和(he) XRD 很(hen)難(nan)直接(jie)檢(jian)測出合金(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)殘(can)留(liu) β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang), 也(ye)不能直接(jie)檢(jian)測材(cai)(cai)料在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong) β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang)演變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。 Peck和(he) Thomas[27]及張(zhang)振波[28]對 Fe, Nb, W 和(he) β 鈦(tai)合金(jin)Ti2448 等 bcc 金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)發現, 在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)旋鍛或(huo)擠壓過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)均形成 < 110 > 與(yu)棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)軸(zhou)向(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)絲織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou), 并且隨著變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia), 織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)密度逐(zhu)漸增(zeng)(zeng)大。 棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)精鍛過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)與(yu)旋鍛和(he)擠壓時所受的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)狀(zhuang)態(tai)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)似, 因此(ci)可認為近α鈦(tai)合金(jin)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)α+β兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區精鍛過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)類型, 這與(yu)合金(jin)經高(gao)(gao)溫(wen)(wen)熱(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理后產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)次生(sheng)(sheng)a相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)吻(wen)合。

2.3 熱處理(li)溫(wen)度(du)對室(shi)溫(wen)拉伸性能的影響

圖8為(wei)(wei)2種(zhong)(zhong)規格Ti60棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)經不同溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)熱(re)處(chu)理(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)室(shi)溫(wen)(wen)拉(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。 由圖 8a 可見, 熱(re)處(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)對 D45棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)屈(qu)服(fu)(fu)(fu)和(he)(he)抗(kang)拉(la)(la)強(qiang)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)不大(da)(da), 經1000 ℃固溶后(hou)棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)略(lve)高(gao), 屈(qu)服(fu)(fu)(fu)和(he)(he)抗(kang)拉(la)(la)強(qiang)度(du)(du)(du)分別(bie)為(wei)(wei)1009和(he)(he)1105 MPa; 塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)隨熱(re)處(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)略(lve)有(you)(you)(you)降(jiang)低(di),1050 ℃熱(re)處(chu)理(li)后(hou)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)顯(xian)著下(xia)降(jiang), 平均(jun)延(yan)伸(shen)(shen)(shen)(shen)率僅(jin)為(wei)(wei)6.1%。 而(er)D30棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)隨熱(re)處(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)顯(xian)著升(sheng)高(gao), 塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)降(jiang)低(di)也比(bi)較(jiao)顯(xian)著, 1050 ℃熱(re)處(chu)理(li)后(hou)平均(jun)延(yan)伸(shen)(shen)(shen)(shen)率僅(jin)為(wei)(wei) 3.3%, 但(dan)屈(qu)服(fu)(fu)(fu)和(he)(he)抗(kang)拉(la)(la)強(qiang)度(du)(du)(du)分別(bie)升(sheng)高(gao)至1086 和(he)(he) 1144 MPa。 在(zai) 1000 ℃固溶時, 2 種(zhong)(zhong)規格 Ti60棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)室(shi)溫(wen)(wen)拉(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)強(qiang)度(du)(du)(du)和(he)(he)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)可得到良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)匹配。多晶(jing)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宏(hong)觀力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能與材(cai)料晶(jing)粒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)取向分布有(you)(you)(you)著密切(qie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系(xi), 特別(bie)是對于密排(pai)六(liu)方結構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) α-Ti 合(he)金, 織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)對性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)更(geng)(geng)大(da)(da)。 當(dang)棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)中存在(zai) < 0001 > 絲織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)時, 需(xu)要(yao)啟動六(liu)方晶(jing)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)錐(zhui)面(mian)< α + c > 滑(hua)(hua)移系(xi), 所需(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨界(jie)剪切(qie)應力較(jiao)大(da)(da), 導致(zhi)合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)較(jiao)高(gao); 當(dang)棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)存在(zai) < 101ˉ0 > 絲織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)時, 晶(jing)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)柱面(mian) < a > 滑(hua)(hua)移系(xi)開動, 需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨界(jie)剪切(qie)應力較(jiao)小(xiao), 合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)較(jiao)低(di), 但(dan)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)好。 D45 棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)在(zai)β相變點以下(xia)950和(he)(he)1000 ℃固溶處(chu)理(li), 初生a相含量隨熱(re)處(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)逐漸降(jiang)低(di), < 0001 > 絲織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)密度(du)(du)(du)略(lve)有(you)(you)(you)增加(jia)(jia), 使(shi)棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)略(lve)有(you)(you)(you)升(sheng)高(gao)而(er)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)略(lve)有(you)(you)(you)降(jiang)低(di)。 1050 ℃熱(re)處(chu)理(li)后(hou), 雖然(ran)棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) < 0001 > 絲織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)繼(ji)續增強(qiang), 但(dan)此時合(he)金中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原始b晶(jing)粒較(jiao)粗(cu)大(da)(da), 使(shi)強(qiang)度(du)(du)(du)和(he)(he)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)同時降(jiang)低(di)。 D30 棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)室(shi)溫(wen)(wen)拉(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能受熱(re)處(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)較(jiao)大(da)(da), 經 950 ℃熱(re)處(chu)理(li)后(hou)得到等(deng)軸組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi), 存在(zai) < 101ˉ0 > 方向的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絲織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou), 導致(zhi)合(he)金強(qiang)度(du)(du)(du)偏低(di), 其(qi)屈(qu)服(fu)(fu)(fu)和(he)(he)抗(kang)拉(la)(la)強(qiang)度(du)(du)(du)僅(jin)為(wei)(wei) 948 和(he)(he) 1009 MPa, 但(dan)延(yan)伸(shen)(shen)(shen)(shen)率最(zui)高(gao), 可達(da) 16.5%。 1000 ℃熱(re)處(chu)理(li)后(hou), < 0001 >絲織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)增強(qiang), 合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)顯(xian)著增加(jia)(jia), 塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)降(jiang)低(di)。 經1050 ℃熱(re)處(chu)理(li)后(hou), 棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)形(xing)成很強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) < 0001 > 絲織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou), 盡(jin)管原始b晶(jing)粒粗(cu)大(da)(da), 但(dan)棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)仍(reng)繼(ji)續顯(xian)著升(sheng)高(gao), 屈(qu)服(fu)(fu)(fu)和(he)(he)抗(kang)拉(la)(la)強(qiang)度(du)(du)(du)分別(bie)可達(da) 1086 和(he)(he) 1144 MPa,但(dan)延(yan)伸(shen)(shen)(shen)(shen)率僅(jin)為(wei)(wei) 3.3%。 綜(zong)上所述, Ti60 棒(bang)(bang)(bang)(bang)材(cai)合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能受組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)類(lei)型(xing)與織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙重影響(xiang)(xiang), 但(dan)受織(zhi)(zhi)(zhi)構(gou)(gou)(gou)(gou)影響(xiang)(xiang)更(geng)(geng)大(da)(da)。

圖8 不同(tong)熱處理后Ti60棒(bang)材的室溫拉伸性能

Fig.8 Room temperature tensile properties of D45 (a) and D30 (b) Ti60 bars after different heat treatments

3、 結論

(1) Ti60 合金直徑為 45 mm 的 D45 精鍛棒材鍛態(tai)組織(zhi)中(zhong)主要(yao)(yao)存在 < 0001 > 和 < 101ˉ0 > 方(fang)向(xiang)的絲織(zhi)構(gou)(gou); 直徑為30 mm的D30精鍛棒材鍛態(tai)組織(zhi)中(zhong)的主要(yao)(yao)織(zhi)構(gou)(gou)類型為 < 101ˉ0 > 方(fang)向(xiang)的絲織(zhi)構(gou)(gou)。

(2) 隨著熱(re)處理溫度(du)的升高, 棒材b轉變組織中< 0001 > 方向的絲(si)織構的強(qiang)度(du)逐漸(jian)增強(qiang), < 101ˉ0 >方向的絲(si)織構逐漸(jian)減弱甚至消失, 這一變化趨勢在直徑(jing)為30 mm精(jing)鍛棒材中更明(ming)顯。

(3) Ti60 精鍛棒材(cai)的(de)室溫拉伸性能受合金(jin)組(zu)織(zhi)(zhi)類型和織(zhi)(zhi)構的(de)雙(shuang)重影(ying)響(xiang), 但受織(zhi)(zhi)構影(ying)響(xiang)更大; 選(xuan)擇合適的(de)固溶處(chu)理溫度(du), 獲得(de)α相(xiang) c 軸(zhou)(zhou)與棒材(cai)軸(zhou)(zhou)向平行(xing)的(de)雙(shuang)態組(zu)織(zhi)(zhi), 可使(shi)合金(jin)強(qiang)度(du)和塑性的(de)匹配優(you)化。

參考文獻

[1] Zhang S Z。 PhD Dissertation, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang, 2004

(張尚(shang)州(zhou)。 中國科學院(yuan)金(jin)屬研究所博士(shi)學位論文, 沈陽, 2004)

[2] Leyens C, Peters M, translated by Chen Z H。 Titanium and Titani-um Alloy。 Beijing: Chemical Industry Press, 2005: 88

(Leyens C, Peters M著, 陳(chen)振華 譯。 鈦與(yu)鈦合金(jin)。 北京: 化學工業(ye)出版(ban)社, 2005: 88)

[3] Shi Z, Guo H, Qin C, Liang H, Yao Z。 Mater Sci Eng, 2014; A611:136

[4] Tian X J, Zhang S Q, Wang H M。 Int J Electr Power Energy Syst,2014; 608: 95

[5] Seal J R, Crimp M A, Bieler T R, Boehlert C J。 Mater Sci Eng,2012; A552: 61

[6] Birosca S, Buffiere J Y, Karadge M, Preuss M。 Acta Mater, 2011;59: 1510

[7] Leary R K, Merson E, Birmingham K, Harvey D, Brydson R。 Ma-ter Sci Eng, 2010; A527: 7694

[8] Mironov S, Murzinova M, Zherebtsov S, Salishchev G A, Semiatin S L。 Acta Mater, 2009; 57: 2470

[9] Wanjara P, Jahazi M, Monajati H, Yue S, Immarigeon J P。 Mater Sci Eng, 2005; A396: 50

[10] Warwick J L W, Jones N G, Bantounas I, Preuss M, Dye D。 ActaMater, 2013; 61: 1603 

[11] Jia W J, Zeng W D, Han Y T, Liu J R, Zhou Y, Wang Q J。 Mater Des, 2011; 32: 4676

[12] Tang Z L, Wang F H, Wu W T, Wang Q J, Li D。 Mater Sci Eng,1998; A255: 133

[13] Xiong Y M, Zhu S L, Wang F H。 Surf Coat Technol, 2005; 190:195

[14] Glavicic M G, Kobryn P A, Bieler T R, Semiatin S L。 Mater SciEng, 2003; A346: 50

[15] Obasi G C, Birosca S, Leo Prakash D G, Quinta da Fonseca J, Pre-uss M。 Acta Mater, 2012; 60: 6013

[16] Obasi G C, da Fonseca J Q, Rugg D, Preuss M。 Mater Sci Eng,2013; A576: 272

[17] Germain L, Gey N, Humbert M, Vo P, Jahazi M, Bocher P。 Acta Mater, 2008; 56: 4298

[18] Stanford N, Bate P S。 Acta Mater, 2004; 52: 5215

[19] Van Bohemen S M C, Kamp A, Petrov R H, Kestens L A I, Siets-ma J。 Acta Mater, 2008; 56: 5907

[20] Shi R, Dixit V, Fraser H L, Wang Y。 Acta Mater, 2014; 75: 156

[21] Wang Y N, Huang J C。 Mater Chem Phys, 2003; 81: 11

[22] Glavicic M G, Bartha B B, Jha S K, Szczepanski C J。 Mater SciEng, 2009; A513: 325

[23] Gey N, Bocher P, Uta E, Germain L, Humbert M。 Acta Mater,2012; 60: 2647

[24] Glavicic M G, Kobryn P A, Bieler T R, Semiatin S L。 Mater SciEng, 2003; A346: 50

[25] Uta E, Gey N, Bocher P, Humbert M, Gilgert J。 J Microscopy,2009; 233: 451

[26] Roy S, Suwas S, Tamirisakandala S, Miracle D B, Srinivasan R.Acta Mater, 2011; 59: 5494

[27] Peck J F, Thomas D A。 Trans Met Soc AIME, 1962; 221: 1240

[28] Zhang Z B。 Master Thesis, Institute of Metal Research, ChineseAcademy of Sciences, Shenyang, 2011

(張振波。 中國科學院金屬(shu)研究所碩士學位論文, 沈(shen)陽, 2011)