小序

钛合金具有密度小、耐侵蚀、高比强度等特点，，，，，，，，在海洋船舶、航空航天、石化、医药和汽车等工业领域应用较广［1-2］。。。。。其中β钛合金因其热处置惩罚强化效果较好需求较大。。。。。海内相关学者对β钛合金的因素、热处置惩罚、微观组织、性能举行了深入的研究，，，，，，，，取得了一系列效果［3-7］。。。。。而关于机械加工对β钛合金性能影响研究未几。。。。。

基于以上现状，，，，，，，，本文对接纳锻压机械加工方法后的β钛合金性能开展研究，，，，，，，，展现锻压机械加工对β钛合金性能的影响，，，，，，，，为β钛合金的应用提供理论支持。。。。。

1、试件制备与试验要领

试验接纳β钛合金因素为Ti-3Al-8V-4Mo－4Cr-4Zr-2Fe-2Nb，，，，，，，，通过真空自耗电弧熔炼获得铸锭。。。。。对铸锭举行锻压，，，，，，，，在水压机上举行，，，，，，，，锻压温度为初始温度1100℃，，，，，，，，最后温度860℃，，，，，，，，每次保温60min，，，，，，，，五火次锻压成Φ30mm的棒材，，，，，，，，包管铸造历程中坚持因素匀称性。。。。。测试β钛合金熔炼后化学因素(质量分数)如表1。。。。。

从锻压的β钛合金棒材上用线切割切取圆柱型标准试样，，，，，，，，标距为25mm，，，，，，，，直径为5mm，，，，，，，，尺寸如图1所示，，，，，，，，凭证GB/T228—2002《金属质料室温拉伸试验要领》举行静载拉伸试验。。。。。拉伸试验温度为室温，，，，，，，，在Instron5885电子万能质料试验机上举行，，，，，，，，加载速率为1mm/min。。。。。使用HVS-50维氏硬度计丈量维氏硬度，，，，，，，，外加载荷值250g，，，，，，，，载荷坚持时间10s，，，，，，，，取6个测试点取硬度平均值。。。。。

硬度盘算公式如式1所示:

式中:P为外加载荷值(N)，，，，，，，，d为压痕对角线平均值(mm)。。。。。

接纳OLYMPUS金相显微镜对β钛合金的铸造及锻压后的显微组织举行金相视察。。。。。主要视察锻压加工后的晶粒、形貌、组织尺寸。。。。。金相试样经砂纸研磨机械抛光后接纳HF∶HNO₃∶H₂O=1∶3∶5(体积比)试剂举行侵蚀。。。。。

2、试验效果与讨论

2．1力学性能

图2为β钛合金经锻压后硬度值测试情形。。。。。

由图2可知β钛合金棒材因锻压中形变不匀称，，，，，，，，外缘形变比中部大，，，，，，，，其测试的硬度值体现为从外到内逐渐降低，，，，，，，，提醒需要进一步细腻锻压及热处置惩罚以抵达质料从里到外硬度匀称一致性。。。。。

表2为β钛合金经锻压后室温拉伸测试数据统计，，，，，，，，其抗拉强度在827～867MPa之间，，，，，，，，伸长率为17．5%～20%，，，，，，，，表征锻压后β钛合金质料的塑性性能优异。。。。。

凭证公式2可知β钛合金强度由析出次生相的尺寸巨细和体积分数决议，，，，，，，，而试验未对β钛合金举行固溶处置惩罚，，，，，，，，α相析出较少，，，，，，，，含量较低，，，，，，，，造成合金硬度相对低。。。。。

式中:σ为屈服强度，，，，，，，，α_p为初生α相，，，，，，，，α_s为次生α相，，，，，，，，fα_p与fα_s划分为初生α相与次生α相体积分数，，，，，，，，dα_p和dα_s划分为初生α相和次生α相晶粒尺寸。。。。。

2．2金相微观显微组织视察

图3为视察到的β钛合金铸造后的金相显微组织，，，，，，，，从图3中可以看出，，，，，，，，β钛合金内部晶界较为明确，，，，，，，，有些无规则的线条保存晶体内部。。。。。晶粒平均尺寸约莫为1500μm左右，，，，，，，，组成有较多大尺寸的铸造组织，，，，，，，，合金内部个体地方视察到气孔等缺陷。。。。。

图4(a)、(b)划分为β钛合金经锻压后外缘部及中部的金相显微组织图片，，，，，，，，和图3铸造金相组织图举行比照可得出以下结论:β钛合金经机械锻压加工后，，，，，，，，初始铸造金相显微组织爆发了较多转变，，，，，，，，β钛合金内部原始视察到气孔等缺陷基本不见或大幅降低。。。。。钛合金的晶粒平均晶粒尺寸约为450μm左右，，，，，，，，可视察到β晶内部有矩形条状孪晶且漫衍密度相对很高，，，，，，，，β钛合金晶粒相对锻压前较细。。。。。比照图4(a)、(b)外缘部及中部的金相显微组织图片可知β钛合金外缘部晶粒相对匀称，，，，，，，，尺寸小而细，，，，，，，，中部晶粒尺寸大且不匀称漫衍，，，，，，，，保存小再结晶与大尺寸晶粒组成的混晶。。。。。凭证Hall-Petch公式(公式如式3所示)可知锻压后β钛合金晶粒细小可提高合金质料的屈服强度，，，，，，，，使质料的塑性性能获得改善。。。。。

式中:σ_s为晶体屈服强度，，，，，，，，σ₀为晶粒变形阻力，，，，，，，，K为晶界变形系数，，，，，，，，d为晶粒平均直径。。。。。

而正是由于金相视察到β钛合金外缘部的晶粒相关于中部的晶粒细。。。。。，，，，，，，诠释了图2中β钛合金经锻压后硬度值体现为从外缘较高，，，，，，，，到中部逐渐降低的情形泛起。。。。。

3、结论

(1)β钛合金铸造后合金的晶粒直径较大，，，，，，，，不匀称漫衍。。。。。晶粒巨细约为1500μm左右。。。。。经由锻压机械加工后，，，，，，，，β钛合金晶粒获得细化，，，，，，，，硬度获得提高。。。。。

(2)β钛合金经锻压后，，，，，，，，质料硬度不匀称，，，，，，，，金相视察显示外缘晶粒相对匀称、细。。。。。，，，，，，，硬度大，，，，，，，，而中部硬度较。。。。。，，，，，，，提醒需要进一步细密锻压及热处置惩罚。。。。。

(3)β钛合金在锻压后的相变需借助SEM扫描和XＲD剖析进一步深入研究。。。。。

参考文献:

［1］肖浩，，，，，，，，孙杨，，，，，，，，范娟娟，，，，，，，，等．β钛合金热处置惩罚工艺研究希望［J］．金属热处置惩罚，，，，，，，，2023，，，，，，，，48(11):258-265．

［2］陈玮，，，，，，，，刘运玺，，，，，，，，李志强．高强β钛合金的研究现状与生长趋势［J］．航空质料学报，，，，，，，，2020，，，，，，，，40(3):63-76．

［3］苗芳，，，，，，，，吴慧云，，，，，，，，鲁泽，，，，，，，，等．高压热处置惩罚对TC11钛合金组织及力学性能的影响［J］．细密质料成形工程，，，，，，，，2023，，，，，，，，15(9):1-7．

［4］石李祯，，，，，，，，傅莉，，，，，，，，林开国，，，，，，，，等．高压时效β钛合金的微观组织演化及动力学剖析［J］．有数金属质料与工程，，，，，，，，2022，，，，，，，，51(6):2090-2096．

［5］李。。。。。，，，，，，，庄宇盛，，，，，，，，李春慧，，，，，，，，等．冷变形实时效对新型β钛合金组织性能的影响［J］．金属热处置惩罚，，，，，，，，2022，，，，，，，，47(11):70-76．

［6］王庆娟，，，，，，，，李强，，，，，，，，孙亚玲．热机械处置惩罚对β钛合金组织性能的影响［J］．金属热处置惩罚，，，，，，，，2018，，，，，，，，43(10):127-132．

［7］谭皎，，，，，，，，张伯岩，，，，，，，，朱文光，，，，，，，，等．时效温度对Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr钛合金微观组织及力学性能的影响［J］．金属热处置惩罚，，，，，，，，2022，，，，，，，，47(1):217-225．

相关链接