钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料,可制造出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。在飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
许多应用得益于同一部件不同部位具有不同的性能,这与特定的使用温度、外加应力等因素有关,涡轮发动机部件就是一个很好的佐证。如压气机叶片,部件燕尾部以耐磨性、微振磨损性能为主,而在其他部位则以疲劳、蠕变特性、耐冲蚀性及冲击韧性为主。因此,为了获得最佳性能,对各部位的显微组织都有一定要求。
通过研究,业已认为采用局部快速热处理(LRHT)可以改善工业纯钛的拉伸和疲劳性能,但对于钛合金,类似工艺鲜有报道。乌克兰和美国科研人员选择Ti-6Al-4V钛合金作为研究对象。试验料为Φ12热轧棒,分别具有两种原始显微组织,细的、等轴α组织和粗的β晶聚集α组织。为了获得均匀、稳定的显微组织,对具有等轴α组织试验料作退火处理:800℃/1h,对聚集α组织试验料进行1100℃/1h+炉冷的β退火处理。
研究发现对于原始态为等轴α组织的试验料,经LRHT后,从棒的表面到心部,β晶粒度逐渐减小,晶内显微组织从表面的完全转变组织到心部的双态(等轴/转变)组织。LRHT+时效(LRHTA)后,材料获得了一诱人的拉伸和疲劳性能组合:UTS=1285MPa,延伸率=6.3%,持久极限710MPa。进一步分析表明,LRHTA工艺使试样横截面产生40~60%的转变组织,性能平衡却好于常规热处理方法。
对于聚集α组织试验料,经LRHT后,获得一细的马氏体相和α/β晶内相混合组织,然而,力学性能改善程度低于等轴α组织的。(晓红)