钛合金因其比强度高、耐侵蚀、高温力学性能好、抗疲劳和抗蠕变等性能优良的特点 ，，，，，，在航空航天航行器、舰艇及武器等部件制造中的应用日益普遍[1]。。。。。TC4钛合金（Ti-6Al-4V）是双相合金 ，，，，，，具有优异的综合性能 ，，，，，，组织稳固性好 ，，，，，，有优异的韧性、塑性和高温变形性 ，，，，，，能较好地举行热压力加工、淬火、时效使合金强化[2-8]。。。。。
现阶段对钛合金的研究主要集中在退火处置惩罚和固溶时效处置惩罚[9-14] ，，，，，，主要是固溶实时效温度和时间对其力学性能和组织的影响。。。。。固溶和时效处置惩罚能提高TC4钛合金的强度 ，，，，，，TC4钛合金固溶处置惩罚后一样平常接纳水淬 ，，，，，，水淬后外貌氧化严重。。。。。近年来 ，，，，，，海内外真空气淬炉的生长较量迅速 ，，，，，，这为钛合金的热处置惩罚提供了更多的选择空间 ，，，，，，并且真空热处置惩罚的外貌氧化较少 ，，，，，，对情形的污染少 ，，，，，，是热处置惩罚行业一个主要的生长偏向。。。。。
本文接纳真空气淬热处置惩罚炉对TC4钛合金举行固溶处置惩罚和时效处置惩罚 ，，，，，，研究差别氩气气淬压力下合金的组织和力学性能演变纪律 ，，，，，，剖析了差别条件下的断口形貌 ，，，，，，为合金的真空气淬热处置惩罚提供理论依据。。。。。
1、试验质料及要领
试验用质料为TC4钛合金棒材 ，，，，，，其化学因素（质量分数 ，，，，，，％）为0.08Ｃ、0.26Fe、0.035Ｎ、0.013H、0.16O、6.3Al、4.2Ｖ ，，，，，，余量Ti。。。。。接纳的装备是真空高压气淬热处置惩罚炉 ，，，，，，装备的参数为炉温匀称性±5℃ ，，，，，，最高气淬压力6bar（1bar＝0.1ＭPa） ，，，，，，极限真空度1×10-4Pa ，，，，，，装炉量200kg ，，，，，，装炉方法为小批量装炉。。。。。对TC4钛合金举行真空固溶处置惩罚 ，，，，，，然后接纳管式热处置惩罚炉举行时效处置惩罚。。。。。将尺寸为15ｍｍ×15ｍｍ×225ｍｍ的TC4钛合金棒材安排于真空高压气淬热处置惩罚炉内 ，，，，，，抽真空至2×10-4Pa ，，，，，，待炉温升至钛合金α-β相区温度955℃后保温60min ，，，，，，保温竣事后划分举行压强为2、4和6bar的氩气气淬冷却至室温 ，，，，，，延迟淬火时间不凌驾10ｓ ，，，，，，取出试样后在管式炉内举行低温时效550℃保温5ｈ ，，，，，，空冷。。。。。对热处置惩罚后的TC4钛合金试样举行金相样品制备 ，，，，，，为了剖析合金热处置惩罚后的组织演变纪律 ，，，，，，通过徕卡ＤＭＩ8型光学显微镜（OM）和ＺＥＩＳＳＧｅｍｉｎｉＳＥＭ300型扫描电镜（ＳＥＭ）视察试样微观组织。。。。。凭证ＧＢ／Ｔ228.1—2021《金属质料 拉伸试验 第1部分：室温试验要领》和ＧＢ／Ｔ229—2020《金属质料夏比摆锤攻击试验要领》制备拉伸试样和攻击试样 ，，，，，，详细尺寸如图1所示 ，，，，，，并使用ＩＮＳＴＲＯＮ5982型电子万能试验机和ＺＢＣ3302-Ａ型指针式金属摆锤攻击试验机测试差别热处置惩罚条件下TC4钛合金的力学性能。。。。。
2、试验效果与剖析
2.1 差别气淬压力的微观组织
图2是TC4钛合金在差别氩气气淬压力下的显微组织 ，，，，，，可以看出 ，，，，，，经时效处置惩罚后合金的组织主要由细长的α相和已转变的针状β相组成 ，，，，，，随着固溶处置惩罚氩气气淬压力的增添 ，，，，，，时效后α相大致呈粗化趋势 ，，，，，，数目先减小后增添。。。。。这是由于随着氩气气淬压力的增添 ，，，，，，相同条件下氩气气淬压力大的冷却速率快 ，，，，，，淬火后获得的亚稳β相或马氏体越多 ，，，，，，在随后的时效历程中亚稳β相会进一步转变为α相 ，，，，，，当氩气气淬压力增添到4bar时 ，，，，，，由于部分亚稳的β相转酿成α相的数目少或者氩气气淬后转酿成的马氏体较多 ，，，，，，造成α相数目有小幅度的镌汰。。。。。当氩气气淬压力进一步增添为6bar时 ，，，，，，形成的马氏体进一步长大 ，，，，，，造成α相粗化数目又进一步增多。。。。。晶界处有细长链状α相和少量的针状β相析出 ，，，，，，呈一连或者不一连漫衍 ，，，，，，晶内细长α相和针状β相交替漫衍 ，，，，，，部分区域两相平行排布 ，，，，，，有些区域两相则呈一定角度排布。。。。。
图3是TC4钛合金在差别氩气气淬压力下的ＳＥＭ图。。。。。表1是TC4钛合金差别氩气气淬压力下相含量和尺寸 ，，，，，，尺寸丈量接纳ＮａｎｏＭｅａｓｕｒｅｒ软件测试获得。。。。。从图3和表1可以看出 ，，，，，，随着固溶处置惩罚氩气气淬压力的增添 ，，，，，，细长α相的平均宽度逐渐增大 ，，，，，，α相的平均长度先微降后增添 ，，，，，，其在组织中的占比先减小后增添 ，，，，，，针状β相的平均宽度则先减小后微增 ，，，，，，β相的平均长度则逐渐减小 ，，，，，，β相在组织中的占比则先增添后减小。。。。。随着氩气气淬压力的增大 ，，，，，，冷却速率加速 ，，，，，，TC4钛合金亚稳β相一直转变为α相 ，，，，，，同时钛合金固溶处置惩罚氩气气淬后还会直接形成马氏体 ，，，，，，并且部分已经转变为α相的马氏体会长大 ，，，，，，造成α相和β相数目、尺寸爆发转变。。。。。
由表1可见 ，，，，，，当固溶处置惩罚氩气气淬压力为2bar时 ，，，，，，微观组织中细长α相的平均宽度最小 ，，，，，，尺寸规模在2.9～3.5μｍ ，，，，，，针状β相的平均宽度最大 ，，，，，，尺寸规模在0.86～1.43μｍ ，，，，，，α相的平均长度居中 ，，，，，，β相的平均长度最长 ，，，，，，β相的体积分数居中 ，，，，，，约为７0.6％ ；；；；；当固溶处置惩罚氩气气淬压力4bar时 ，，，，，，微观组织中细长α相的平均宽度居中 ，，，，，，尺寸在2.8～4.3μｍ ，，，，，，针状β相的平均宽度最小 ，，，，，，尺寸为0.85～1.14μｍ ，，，，，，α相的平均长度最小 ，，，，，，β相的平均长度居中 ，，，，，，β相的体积分数最大 ，，，，，，约为７9.4％ ；；；；；固溶处置惩罚氩气气淬压力为6bar时 ，，，，，，微观组织中细长α相的平均宽度最大 ，，，，，，尺寸规模在2.9～4.9μｍ ，，，，，，针状β相的平均宽度居中 ，，，，，，尺寸规模为0.82～1.29μｍ ，，，，，，α相的平均长度最长 ，，，，，，β相的平均长度最小 ，，，，，，β相的体积分数最小 ，，，，，，约为56.6％。。。。。
2.2 差别气淬压力的力学性能及断口形貌
将固溶处置惩罚差别氩气气淬压力的试样举行相同时效处置惩罚 ，，，，，，然后举行力学性能测试 ，，，，，，凭证ＧＢ／Ｔ2965—2023《钛及钛合金棒材》 ，，，，，，剖析差别固溶处置惩罚氩气气淬压力对TC4钛合金力学性能的影响 ，，，，，，效果如图4和表2所示。。。。。由图4和表2可以看出 ，，，，，，固溶处置惩罚氩气气淬压力为2bar时 ，，，，，，除攻击吸收能量不知足ＧＢ／Ｔ2965手艺要求外 ，，，，，，其他手艺指标均知足要求 ；；；；；固溶处置惩罚氩气气淬压力为4bar时 ，，，，，，各项力学性能均知足手艺要求 ；；；；；固溶处置惩罚氩气气淬压力为6bar时 ，，，，，，除洛氏硬度外 ，，，，，，其他力学性能均知足手艺要求 ，，，，，，可是其强度相比4bar时下降较多 ，，，，，，这与该条件下的微观组织有关。。。。。随着固溶处置惩罚氩气气淬压力的增添 ，，，，，，合金的抗拉强度先小幅增添后降低 ，，，，，，伸长率、断面缩短率和攻击吸收能量增添 ，，，，，，硬度则先升高后降低。。。。。
TC4钛合金力学性能的转变与合金热处置惩罚后的微观组织亲近相关。。。。。从图2和图3的显微组织可得 ，，，，，，固溶处置惩罚氩气气淬压力2bar下 ，，，，，，α相的平均宽度较小 ，，，，，，β相的平均宽度较大 ，，，，，，α相和β相的平均长度较长 ，，，，，，并且β相的体积分数相对较高 ，，，，，，导致其强度、塑性硬度均知足手艺要求 ，，，，，，但韧性略低 ，，，，，，不知足手艺要求 ；；；；；固溶处置惩罚氩气气淬压力4bar下 ，，，，，，α相的宽度和β相的体积分数与固溶处置惩罚氩气气淬压力2bar相较量均有增添 ，，，，，，β相的宽度、α相和β相的平均长度相比则有所镌汰 ，，，，，，其综协力学性能最好 ；；；；；固溶处置惩罚氩气气淬压力6bar下 ，，，，，，α相和β相的平均宽度相比固溶处置惩罚氩气气淬压力4bar则有小幅增添 ，，，，，，α相的平均长度最大 ，，，，，，β相的平均长度最小 ，，，，，，可是β相的体积分数则相比固溶处置惩罚氩气气淬压力2bar和4bar时下降较多 ，，，，，，据文献[15-16]报道 ，，，，，，一样平常来说钛合金中α相数目越多或α相片层间距越大 ，，，，，，其抗拉强度和硬度越低 ，，，，，，这也是导致其力学性能降低的缘故原由。。。。。别的 ，，，，，，由表2和图3还可得 ，，，，，，固溶处置惩罚氩气气淬压力6bar下的塑性和韧性是三者中最好的 ，，，，，，这可能与β相的平均宽度清静均长度较小有关。。。。。
对TC4钛合金固溶处置惩罚和时效处置惩罚后拉伸试样和攻击试样的断口形貌举行视察剖析。。。。。图5为ＴＣ4钛合金经固溶处置惩罚后差别气淬压力＋相同时效处置惩罚后的拉伸断口形貌。。。。。由图5可知 ，，，，，，当固溶处置惩罚氩气气淬压力为2bar时 ，，，，，，拉伸试样断口主要呈韧性断裂和脆性断裂的混淆特征 ，，，，，，中心位置的韧窝较大 ，，，，，，深度较浅 ，，，，，，泛起韧性断裂的特征 ，，，，，，中心部分区域泛起河流状名堂 ，，，，，，泛起脆性断裂特征。。。。。从力学性能上看 ，，，，，，其伸长率和断面缩短率较低。。。。。当固溶处置惩罚氩气气淬压力为4bar时 ，，，，，，断口主要泛起韧性断裂的特征 ，，，，，，拉伸试样断口中心位置韧窝较小 ，，，，，，深度较浅 ，，，，，，中心其他区域韧窝不匀称 ，，，，，，有较大较深的韧窝也有较小较浅的韧窝 ，，，，，，其伸长率和断面缩短率比固溶处置惩罚氩气气淬压力2bar时的要高。。。。。当固溶处置惩罚氩气气淬压力为6bar时 ，，，，，，拉伸试样断口主要泛起典范的韧性断裂特征 ，，，，，，断口中心位置纤维区韧窝特征很是显着 ，，，，，，韧窝的尺寸和深度较量匀称 ，，，，，，韧窝深度相比固溶处置惩罚氩气气淬压力为2bar和4bar的要深 ，，，，，，从表2的力学性能数据来看 ，，，，，，其伸长率和断面缩短率在3个差别气淬压力下最高。。。。。
图6为TC4钛合金差别固溶处置惩罚氩气气淬压力下的攻击断口形貌。。。。。由图6可知 ，，，，，，当固溶处置惩罚氩气气淬压力为2bar时 ，，，，，，攻击试样断口主要呈韧性断裂特征 ，，，，，，韧窝漫衍不匀称 ，，，，，，韧窝的尺寸差别很大且较浅 ，，，，，，由表2的力学性能数据可知 ，，，，，，其攻击吸收能量较低。。。。。当固溶处置惩罚氩气气淬压力为4bar时 ，，，，，，攻击试样断口呈典范的韧性断裂特征 ，，，，，，断口中心区域尺寸较大、较深的韧窝周围保存许多细小的韧窝 ，，，，，，其攻击吸收能量相比固溶处置惩罚氩气气淬压力2bar的高。。。。。当固溶处置惩罚氩气气淬压力为6bar时 ，，，，，，攻击试样断口也呈典范的韧性断裂特征 ，，，，，，中心部分区域是尺寸较大的韧窝 ，，，，，，部分区域是尺寸较小的韧窝 ，，，，，，韧窝的深度也不匀称 ，，，，，，但相比固溶处置惩罚氩气气淬压力为2bar和4bar的韧窝匀称性较好 ，，，，，，其攻击吸收能量最高。。。。。
3、结论
1）TC4钛合金经由955℃×1ｈ固溶处置惩罚和550℃×5ｈ时效处置惩罚后 ，，，，，，随着固溶处置惩罚氩气气淬压力的增添 ，，，，，，时效处置惩罚后α相呈粗化趋势 ，，，，，，细长α相的平均宽度逐渐增大 ，，，，，，α相的平均长度先微降后增添 ，，，，，，其在组织中的占比先减小后增添 ，，，，，，针状β相的平均宽度则先减小后增大 ，，，，，，β相的平均长度则逐渐减小 ，，，，，，β相在组织中的占比则先增添后减小。。。。。
2）随固溶处置惩罚氩气气淬压力的增添 ，，，，，，合金的抗拉强度先增添后降低 ，，，，，，伸长率、断面缩短率、攻击性能增大 ，，，，，，硬度则先升高后降低 ，，，，，，当固溶处置惩罚氩气气淬压力为4bar时 ，，，，，，其综协力学性能最好 ，，，，，，此时合金组织中的β相的体积分数最高 ，，，，，，α相和β相的宽度较小。。。。。
3）固溶处置惩罚氩气气淬压力为2bar时 ，，，，，，拉伸试样断口主要呈韧性断裂和脆性断裂的混淆特征 ，，，，，，当固溶处置惩罚氩气气淬压力为4和6bar时 ，，，，，，拉伸试样断口都呈韧性断裂特征 ，，，，，，固溶处置惩罚氩气气淬压力为2、4和6bar时 ，，，，，，攻击试样断口均泛起韧性断裂特征。。。。。
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