热处理对SPF∕DB后钛合金组织及性能的影响

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1、s刚DBTEcHN吼oGY超塑成形／连接技术热处理对SPF／DB后钛合金组织及性能的影响InnuenceOfHeatTreatmentonMicrostructureandPr叩ertiesOfTitaniumAⅡOyafterSPF／DB中航工业北京航空制造工程研究所邓武警邵杰曾元松邓瑛[摘要】针对SPF／DB后TC4钛合金进行固溶时效处理，采用金相组织观察和单向力学性能测试方法，研究热处理参数对超塑成形／扩散连接后钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，TC4钛合金热处理后可以获得初生0【相和细针状o【+B的混合组织。随着固溶温度的提高，初生d相含量较少，屈服强

2、度和抗拉强度先减小后增大；随着时效温度的提高，针状d+B晶粒尺寸逐渐增大，抗拉强度逐渐减小，塑性逐渐提高。关键词：超塑成形／扩散连接钛合金热处理显微组织力学性能【ABSTRACT】InnuenceofsolutionandagingtreatmentparametersonmicrostructureandmechanicalpropertiesofTC4titaniumaUoyaRerSPF／DBisinVesti—gatedtllroughmicrostmctureobseⅣationandmechanicalpropertiestest．Theresultssh

3、owthatmicrostmctureofTC4titaniumalloyaRerheattreatmentconsistsofprimaryaphaseandfineacicularo【+pphase．withincreasingsolu-tiontemperature，primaryc【phasecontentdecreases，whileyields协mgthandtensilestrengthdecreasesthenincreases．Withincreasingagingtemperature，grainsizeofacicular0【+pphasegmd

4、uallyincreases，whiletensilestrengthde-creasesandplastici够increases．Keywords：SPF，DBTitaniumanoyHeattreat-ment】ⅥicrostructureI订echanicalprOperty钛合金超塑成形(SuperplasticFonllingSPF)及超塑成形／扩散连接(SuperplasticFo肌ing／Di‰sionBonding，SPF／DB)整体结构具有成形性好、设计自由度大、成形精确、没有回弹、无残余应力等优点，该技术的出现有效改善了钛合金难成形的状况，同时还

5、可以制造复杂外形曲面、内筋加强的多层空心结构，在降低结构重量和生产成本、提高结构完整性方面具有独特的优势，在航空航天领域得到了广泛应用【l卅。尽管钛合金采用超塑成形／扩散连接技术具有优异的成形性，但零件成形温度较高，在高温区停留时间较长引起材料显微组织粗大及力学性能下降等问题同样不容忽视。作为一种热加工工艺，钛合金sPF／DB工艺后材料显微组织类型改变及晶粒尺寸增大导致室温力学性能有较大幅度下降。为最大限度提高材料力学性能及构件使用性能【5击】，确保超塑成形／扩散连接构件的安全性，对SPF／DB后钛合金进行两相区热处理强化是一种有效的途径，而通过热处理对改善SPF／D

6、B后钛合金组织及力学性能研究较少。本试验通过对SPF／DB后钛合金进行固溶时效处理，探索不同热处理工艺对组织性能的影响。1试验材料及方法试验所用材料为sPF／DB后的TC4钛合金，即在0【+B两相区两次热循环保温后随炉冷却。SPF／DB后钛合金显微组织如图l所示，其组织由等轴仪相和晶间B相组成，等轴o【相含量达到95％。图1TC4钛合金SPF，DB后组织Fig．1Micros”uctureOfTC4titan．uma¨oyafterSPF，DB采用差热分析法测定SPF／DB后TC4钛合金的B相转变温度为1040℃。参照国军标《钛及钛合金热处理》(GJB3763A一20

7、04)，本试验固溶温度选择在仅+B两相区，固溶时间为45min；时效处理温度选择在600—700℃温度区间内，保温4h。具体制定的7种不同热处理工艺如表1所示。将热处理后试样按照GB／T228．1—2010标准加工成拉伸试样，在力学拉伸试验机上测试，采用HF+HN03+H20(1：3：5)腐蚀液浸蚀试样，在OLYMPus金相显微镜观察热处理后试样的显微组织。2结果分析2．1固溶温度对合金组织的影响经不同固溶温度(淬火)910℃、940℃、970℃，在2013年第16期·航空制造技术55超塑成形／连接技术s州DBTEcHN吼oGY表1TC4钛合金不同热