TC4鈦合金是國內外應用最廣泛的a+β型鈦合金，由于它具有比 強度高、耐腐蝕性好和綜合性能優越等特點，在航空航天、化工機械、醫藥工程等行業得到廣泛應用。TC4鈦合金常見的缺陷有合金元素的偏析和夾雜物、鑄造組織的殘留、脆化層、氫脆以及脆性和鍛 造裂紋等。我國在“十五”期間開始自主研制的一種中強高損傷容 限型鈦合金，與其他中強鈦合金鈦棒相比，其在強度、塑性水平相 當的條件下，具有更高的斷裂韌性和抗裂紋擴展能力，可廣泛用于 我國四代機、大飛機等重要機型的關鍵承力構件。采用兩相區退火 、兩相區固溶+時效，單相區固溶+時效的熱處理工藝，研究了不同 熱處理工藝對TC4鈦合金棒顯微組織和力學性能的影響，以獲得該 合金強度、塑性、韌性最佳匹配的熱處理工藝。

(1)TC4鈦合金在兩相區進行普通退火和再結晶退火處理后發生再結晶，a相尺寸有所增大，且退火溫度越高，冷卻速度越慢，再結晶越 充分，并發生a相聚集長大，導致合金強度顯著下降，塑性增加。

(2)在兩相區固溶+時效處理得到雙態組織，隨著時效溫度升高，次 生a相含量減少，a片層尺寸增大，合金的強度和斷裂韌性下降，塑 性有所提高。而當固溶時冷卻速度升高，時效時生成的次生片狀a相 更為細小，導致合金的強度升高，塑性和斷裂韌性下降。

(3)在單相區固溶水冷獲得馬氏體組織，隨后進行時效處理，合金的 塑性急劇惡化，均發生脆斷。并且隨時效溫度升高，片層有所增厚 ，但析出的次生a相含量減少，鈦合金鈦棒的強度和斷裂韌性有所下 降。而在單相區固溶空冷獲得魏氏組織，隨后進行高溫時效處理， 將使a片層厚度進一步增大，且混亂交織程度減小，導致強度下降， 塑性和斷裂韌性均有所提高。

(4)TC4鈦合金棒經950C/1h/WQ+550C/6h/AC熱處理，可以實現強度、 塑性、韌性的最優化匹配，從而獲得優良的綜合力學性能。

TC4鈦棒改鍛環件工藝是在950度兩火次加熱，鍛造成餅材，餅材擴 口成環材，其缺陷的產生有可能是因為改鍛工藝不當造成開裂，也 有可能是棒材本身存在著冶金缺陷如夾雜、偏析、氣孔等，而在隨 后的改鍛過程中由冶金缺陷造成開裂。通過理論計算，得出此套電 腦橫機天橋專用夾具的設計是完全符合理論設計要求的。于是筆者 制造出了此套夾具的實物，并將其安裝到Vcentei-70高精度數控加 工中心的工作臺上進行實際加工驗證。然后將加工出來的橫機天橋 零件成品放到三坐標測量機中進行精確的精度測量，得出其兩夾角 的角度誤差在0.2°～0.6°范圍內，符合技術要求。由于這套夾具 可以非常方便快速地實現天橋零件的加工定位，而不需要再通過其 他方式找正，因此適合天橋零件的大批量生產。

鍛造溫度決定著鈦合金組織，在鈦合金的鍛造過程中產生β相變是 必然的，通過本文的研究可以得出以下結論：

(1)TC4鈦棒黑斑區域與正常區域主要化學成分無差異，無成 分偏析現象，因此黑斑不是化學成分偏析導致的相變組織。

(2)TC4鈦棒黑斑區域的p相形貌和正常區域有較大差異，為單 相區形成的異常相變組織。

(3)TC4鈦棒黑斑組織是在鍛造過程中鈦棒變形不均勻而產生 不同相變形成的不均勻組織。排除實驗誤差等影響，根據表2檢測結 果，說明鈦棒低倍黑斑區域和正常區域的Al、V、Fe以及鈦基體元素 含量均無明顯差別，說明黑斑區域無成分偏析的現象。因此鈦棒低 倍黑斑組織與化學成分的偏析沒有直接的關系。

相關鏈接