钛(tai)合(he)金粉(fen)末冶金β相区热(re)加工组织(zhi)行(xing)为(wei)

钛(tai)合(he)金具(ju)有(you)优良(liang)的(de)比(bi)强度、高温(wen)性(xing)能(neng)及耐(nai)腐(fu)蚀性等优(you)点(dian),在航空航天(tian)行(xing)业(ye)得(de)到了(le)广泛(fan)应(ying)用(yong)[1-4]。

但是由于(yu)钛合(he)金(jin)的(de)加(jia)工性较差以及为了满(man)足减重(zhong)需求,钛(tai)合(he)金结构(gou)件整(zheng)体(ti)化制(zhi)造(zao)成(cheng)为趋势。由于钛合金强度高(gao),导致整体结(jie)构锻造(zao)成形(xing)的变(bian)形(xing)抗力(li)越来越大(da),整体锻(duan)造(zao)成(cheng)形难(nan)度(du)大(da)、要(yao)求高(gao),但(dan)随(sui)着(zhe)锻造(zao)温度的升(sheng)高(gao),钛合金(jin)的变形抗力(li)快速降(jiang)低(di),可(ke)解(jie)决(jue)变形抗力大的问(wen)题(ti)。同时(shi),为(wei)了获得(de)更高(gao)的强(qiang)度(du),部(bu)分(fen)钛合(he)金需(xu)要采(cai)用β相区(qu)热(re)处理。但(dan)是研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)[5-7],针对(dui)传(chuan)统(tong)铸(zhu)锻法(fa)制(zhi)备(bei)的(de)坯料,当(dang)热加工温度超(chao)过(guo)相(xiang)变点达(da)到(dao)β相区时(shi),钛合(he)金组(zu)织会迅(xun)速(su)长大,进而(er)导(dao)致塑性(xing)大幅(fu)下(xia)降(jiang)。

近年(nian)来(lai),随着钛合(he)金(jin)粉末(mo)冶(ye)金(jin)技(ji)术[8-10]逐渐(jian)成(cheng)熟,其应用范围(wei)越来越广(guang)。研(yan)究发(fa)现(xian)[11],采用(yong)粉(fen)末(mo)冶金(jin)制备(bei)坯(pi)料(liao),然(ran)后(hou)经(jing)过β锻造成形(xing),可(ke)有效(xiao)地缓解β锻(duan)造时(shi)的(de)晶粒(li)长大(da)问(wen)题。但是(shi)前期(qi)试(shi)验(yan)过程(cheng)中发(fa)现,针对(dui)不(bu)同锻造(zao)工(gong)艺(yi),既存(cun)在晶(jing)粒(li)可控的(de)现象(xiang),也(ye)存在(zai)晶(jing)粒迅速长(zhang)大的(de)现(xian)象(xiang),究其(qi)根(gen)源(yuan),主(zhu)要是对钛(tai)合金(jin)粉(fen)末(mo)锻造的(de)β锻造(zao)行为研究(jiu)不足。

因此,本文主(zhu)要(yao)针对粉(fen)末法(fa)制(zhi)备的钛(tai)合金(jin)坯(pi)料(liao),开展单(dan)相区热(re)变(bian)形及(ji)热(re)处理(li)晶粒(li)度行(xing)为的(de)研(yan)究,探(tan)讨晶粒(li)尺(chi)寸(cun)控制机理(li)及(ji)边(bian)界条件(jian),为(wei)后续热加(jia)工工艺(yi)的设计提(ti)供支(zhi)撑(cheng)。

1、试验(yan)材(cai)料(liao)与方法(fa)

试(shi)验(yan)材(cai)料(liao)为采(cai)用(yong)粉(fen)末(mo)冶金(jin)法(fa)制备(bei)的TC4钛(tai)合金(jin),坯(pi)料尺寸为(wei)Φ90mm×1000mm,成分见(jian)表1。

通(tong)过连(lian)续升温金(jin)相法(fa)测得β相转变温度(du)Tβ≈1000℃。采(cai)用(yong)热(re)模拟试验(yan)开展(zhan)钛(tai)合金β锻造组(zu)织行(xing)为(wei)的(de)研(yan)究。使(shi)用等(deng)温(wen)锻造设备开(kai)展(zhan)高(gao)温(wen)β锻(duan)造试验(yan);在ZeissAxiovert200MAT光学显(xian)微(wei)镜(jing)上(shang)进行显微组(zu)织观(guan)察,腐(fu)蚀(shi)剂配(pei)比为(wei)1HF-1HNO3-50H2O(体(ti)积(ji)比);采用(yong)岛(dao)津SSX-550扫(sao)描(miao)电(dian)镜(jing)进(jin)行电子背向(xiang)散(san)射衍(yan)射(she)(ElectronBack-ScatteredDiffraction,EBSD)测(ce)试。依(yi)据(ju)GB/T6394—2017[12]统(tong)计(ji)晶粒尺寸(cun)。

2、试验(yan)结果(guo)

2.1　TC4钛合(he)金粉末(mo)冶金(jin)坯(pi)料(liao)组(zu)织分(fen)析

从烧结(jie)态棒(bang)材中取(qu)金(jin)相(xiang)试(shi)样,组(zu)织结果(guo)见(jian)图(tu)1。

由(you)图1可以(yi)看(kan)出,烧结(jie)态样品为(wei)等轴组(zu)织(zhi),α相晶粒尺寸(cun)为(wei)20~30μm;此(ci)外,还观(guan)察(cha)到基(ji)体(ti)存在(zai)较(jiao)多孔洞,尺寸较小,主要(yao)分(fen)布于α相(xiang)晶界(jie)处(chu)。

2.2　TC4钛合金粉末(mo)冶金(jin)β热加工(gong)组织(zhi)行为(wei)

2.2.1　TC4钛(tai)合(he)金(jin)粉(fen)末(mo)冶(ye)金β锻造组(zu)织(zhi)行为

(1)锻(duan)造(zao)工(gong)艺(yi)对(dui)晶(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)的(de)影(ying)响(xiang)针对TC4钛(tai)合金(jin)粉末冶(ye)金棒坯,开展(zhan)β单(dan)相区(qu)锻造(zao)晶(jing)粒(li)尺寸(cun)变(bian)化(hua)行为的研(yan)究(jiu)。通(tong)过(guo)热(re)模(mo)拟试(shi)验(yan),研究(jiu)了锻(duan)造温度、锻造(zao)速度及(ji)锻(duan)造火(huo)次(ci)对晶(jing)粒(li)尺(chi)寸的(de)影(ying)响(xiang),并(bing)与(yu)两相(xiang)区(qu)锻造组织进行对比(bi),具(ju)体试验参(can)数见(jian)表(biao)2~表(biao)3。

热模拟试(shi)验(yan)结(jie)果(guo)见(jian)图2~图(tu)4。图2为(wei)单火(huo)次下不(bu)同(tong)锻造温度(du)对(dui)锻件晶粒(li)尺(chi)寸(cun)的影(ying)响。由图(tu)2可(ke)以看出,与(yu)烧结(jie)态(tai)相比(bi),单(dan)相区锻造(zao)(1080、1050和(he)1020℃)后晶粒尺寸(cun)略(lve)有(you)长(zhang)大(da),由原来(lai)的(de)20~30μm增加(jia)至(zhi)40~60μm,且(qie)随(sui)着(zhe)锻(duan)造(zao)温度(du)的(de)下降,尺寸(cun)略有降低(di);但是(shi),3个(ge)锻(duan)造(zao)温(wen)度条件下(xia)均未出(chu)现(xian)晶(jing)粒异(yi)常长大现象(xiang),如图(tu)2b~图2d所(suo)示(shi)。由(you)此可(ke)以看(kan)出,粉末(mo)冶金(jin)TC4钛(tai)合金在单(dan)火次(ci)β锻(duan)造(zao)时可(ke)实现(xian)晶(jing)粒尺寸的有(you)效(xiao)控制(zhi)。图(tu)2e为准(zhun)β锻(duan)造结(jie)果(guo),其晶(jing)粒(li)尺(chi)寸与(yu)单(dan)相区(qu)高温锻(duan)造(zao)区(qu)别不(bu)大。图2f为(wei)典(dian)型(xing)两相(xiang)区(qu)锻造结(jie)果,可(ke)以看出,经两(liang)相区(qu)锻造(zao)后,晶粒(li)尺(chi)寸较(jiao)烧结(jie)态进(jin)一(yi)步细化(hua),主要集(ji)中于10~20μm。综(zong)上所述,晶粒(li)尺(chi)寸随(sui)着锻(duan)造(zao)温(wen)度的(de)升(sheng)高而长(zhang)大(da),但均未(wei)出(chu)现异(yi)常长大现(xian)象。

图(tu)3为(wei)锻造温度(du)为1050℃、单火次下(xia),锻造(zao)速度(du)对锻(duan)件(jian)晶粒(li)尺(chi)寸的影(ying)响(xiang)。由(you)图(tu)3可以看出,与(yu)快速锻造(1s^-1)相(xiang)比,锻造(zao)速度(du)为(wei)0.001s^-1时(shi)的(de)晶粒(li)内部片层(ceng)组(zu)织明显(xian)粗(cu)化,快(kuai)速锻造的晶粒(li)尺(chi)寸为40~50μm,而(er)慢速锻(duan)造的晶粒(li)尺寸为60~70μm。

可见,较(jiao)慢的(de)锻(duan)造速度导(dao)致晶(jing)粒出现(xian)一定(ding)长(zhang)大,但是(shi)未(wei)发生异(yi)常(chang)长大的(de)现(xian)象(xiang)。由(you)此(ci)可见,在(zai)单相(xiang)区变形时,变(bian)形速度(du)无论(lun)快速或(huo)是慢(man)速,晶粒(li)均(jun)未发生异常长(zhang)大,晶(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)的可(ke)控性(xing)较好(hao)。

图(tu)4为锻造(zao)火次对粉(fen)末(mo)态TC4钛(tai)合(he)金(jin)晶粒(li)度(du)的(de)影响(xiang)。由图4可(ke)以(yi)看出,与(yu)一(yi)火次(ci)1080℃锻(duan)造(zao)相(xiang)比(bi),经(jing)过两火次1080℃锻造后,晶(jing)粒(li)尺寸长大(da)较(jiao)为(wei)明(ming)显(xian),约为(wei)100~200μm,见图4b。图(tu)4c为1080℃锻(duan)造(zao)+960℃二次锻造(zao)后的(de)显(xian)微(wei)组织(zhi),晶粒发生一(yi)定的(de)细化(hua)。由(you)此可(ke)见(jian),粉末态TC4钛合金经两火次(ci)β锻造(zao)后(hou),晶(jing)粒(li)尺(chi)寸明(ming)显长(zhang)大(da),晶粒(li)尺(chi)寸(cun)控制(zhi)不(bu)明显。(2)TC4钛合金粉(fen)末锻造(zao)组织(zhi)与性能(neng)在上述基(ji)础上,设(she)置(zhi)了(le)锻造试(shi)验(yan),以(yi)测(ce)试其力(li)学(xue)性(xing)能(neng)。锻(duan)坯(pi)尺(chi)寸为(wei)Φ67mm×119mm,锻(duan)造(zao)工艺见表(biao)4,典(dian)型锻后(hou)样品如(ru)图(tu)5所示(shi),锻后锻件(jian)尺(chi)寸约为(wei)Φ100mm×45mm。典(dian)型锻(duan)件心(xin)部(bu)的低倍(bei)组(zu)织(zhi)如(ru)图(tu)6所示,组(zu)织(zhi)显示(shi)两锻(duan)件(jian)均未出(chu)现(xian)严(yan)重偏析(xi)。

不(bu)同工艺(yi)下(xia)的力(li)学性(xing)能测试结果见表5,组(zu)织见(jian)图7和图8。

两火(huo)次(ci)锻造(zao)的显微(wei)组织(zhi)测试(shi)结(jie)果如图(tu)7所示。

由(you)图7可见,经两(liang)火(huo)次(ci)1050℃锻造后,尽管(guan)较此前(qian)1080℃的锻(duan)造(zao)温度降低了(le)30℃,但(dan)是(shi)晶粒(li)还是(shi)发生(sheng)异(yi)常(chang)长大(da),见图(tu)7b。其他两组(zu)均未(wei)发(fa)生晶(jing)粒异常长大的(de)现(xian)象。可见(jian),经(jing)过两火(huo)次高温锻造后(hou)的(de)晶(jing)粒尺(chi)寸(cun)变(bian)化规律(lv)与热模拟(ni)试验结(jie)果一(yi)致(zhi)。图8为(wei)不(bu)同(tong)锻(duan)造速(su)度(du)下(xia)的(de)显(xian)微(wei)组(zu)织(zhi)结(jie)果。由(you)图(tu)8可(ke)见(jian),经(jing)单(dan)相(xiang)区锻(duan)造后(hou),快(kuai)速(su)锻造(zao)下(xia)的(de)晶粒尺寸为40~50μm左右(you);慢(man)速(su)锻造(zao)的(de)晶粒尺寸为50~60μm左(zuo)右,其(qi)规律(lv)与(yu)热(re)模(mo)拟试验(yan)一致(zhi)。

由(you)表(biao)5可以看出,对(dui)于(yu)3种(zhong)两(liang)火(huo)次(ci)锻造(zao)工(gong)艺,强度较高(gao),塑(su)性(xing)均(jun)可满(man)足(zu)要(yao)求。在(zai)同一热加(jia)工(gong)制(zhi)度下(xia),3种工艺(yi)下材料(liao)的强(qiang)度(du)差别(bie)不大(da);工艺2下(xia)材料(liao)的塑性(xing)最(zui)差(cha),工艺3下(xia)材(cai)料(liao)的(de)塑性(xing)最(zui)好。对(dui)于1050℃单(dan)火次下(xia)、不同(tong)锻(duan)造(zao)速(su)度(du)的(de)两(liang)种工(gong)艺(yi),与(yu)慢速(su)锻(duan)造工艺(工(gong)艺(yi)5)相(xiang)比(bi),工艺(yi)4的(de)强度(du)较(jiao)低(di),塑(su)性较高(gao),最高可达(da)18.7%。工(gong)艺5下材料(liao)的(de)性能(neng)与工艺(yi)3下(xia)材料(liao)的性(xing)能接近(jin),两(liang)种工(gong)艺(yi)下的(de)力学(xue)性能均满足(zu)要求。由(you)此可以看(kan)出(chu),粉末(mo)TC4钛合金(jin)经一火次(ci)高温(wen)锻造(zao)后(hou),力(li)学性(xing)能较优(you)。2.2.2　β热处(chu)理组(zu)织行为(wei)针(zhen)对(dui)传(chuan)统(tong)铸(zhu)锻(duan)锻造与粉(fen)末(mo)锻(duan)造两种锻(duan)件(jian)开(kai)展(zhan)了单(dan)相区(qu)固溶(rong)处理试(shi)验(yan),以研究粉(fen)末(mo)锻(duan)造(zao)TC4钛(tai)合(he)金(jin)β单相区(qu)热(re)处理(li)对晶粒(li)尺寸的(de)影(ying)响。粉(fen)末锻造锻(duan)件(jian)的(de)制(zhi)备(bei)工(gong)艺(yi)为工(gong)艺(yi)3,热(re)处(chu)理工(gong)艺(yi)为(wei):1080℃/2h/水(shui)淬,微观组(zu)织见图9。由(you)图9可以(yi)看(kan)出,热处(chu)理前,铸(zhu)锻(duan)法的晶粒尺寸(cun)为20~30μm,粉末(mo)锻(duan)造(zao)法的晶粒(li)尺寸为30~40μm;经(jing)1080℃β相区固溶(rong)处理(li)2h后,传(chuan)统(tong)铸(zhu)锻(duan)法(fa)的(de)晶粒尺(chi)寸(cun)发(fa)生(sheng)了异常(chang)长大(da),可(ke)达2mm左(zuo)右;相比之下,粉末(mo)锻(duan)造TC4钛(tai)合金热(re)处(chu)理后(hou)的晶粒(li)虽有(you)所(suo)长(zhang)大(da),由(you)30~40μm长(zhang)大(da)至100μm左(zuo)右,但是(shi)较传统(tong)铸(zhu)锻(duan)法(fa)晶(jing)粒的长(zhang)大(da)速(su)度明显低得(de)多。由(you)此(ci)可(ke)以(yi)看(kan)出,TC4钛合(he)金(jin)粉(fen)末(mo)锻件(jian)较传(chuan)统(tong)铸(zhu)锻锻件更适合进行β相(xiang)区(qu)热处理,晶(jing)粒(li)尺寸(cun)的可(ke)控(kong)性(xing)更(geng)强。

3、讨(tao)论与分(fen)析(xi)

通过(guo)研(yan)究(jiu)结(jie)果(guo)可知(zhi),粉末(mo)锻造(zao)TC4钛合金(jin)在一(yi)定条(tiao)件(jian)下(xia)可实(shi)现β相区(qu)热加工(gong)的晶粒(li)尺(chi)寸控(kong)制。通过分(fen)析,初(chu)步认(ren)为主要为3个(ge)原因:孔洞(dong)缺(que)陷、大角(jiao)度(du)晶界和(he)粉(fen)末(mo)颗粒(li)边(bian)界效应。

3.1　烧(shao)结坯(pi)孔洞缺(que)陷的影响

由(you)图(tu)1可(ke)见(jian),TC4钛(tai)合(he)金(jin)烧结坯存在(zai)较多(duo)沿晶界(jie)分布的孔(kong)洞(dong),在(zai)β锻(duan)造时(shi),这(zhe)些(xie)孔(kong)洞的存(cun)在(zai)对晶(jing)界有一(yi)定(ding)的钉扎作(zuo)用(yong),导(dao)致晶(jing)粒(li)长大(da)受到(dao)一(yi)定程(cheng)度的限制,因此(ci),锻(duan)造(zao)后晶(jing)粒(li)尺(chi)寸虽然(ran)仍(reng)有一(yi)定(ding)程度的长大(da),但(dan)是(shi)并(bing)未出(chu)现异常长大的现(xian)象[13],所以,一(yi)火次β锻造(zao)后晶(jing)粒(li)尺寸可得(de)到有(you)效控(kong)制(zhi)。经(jing)过一火次锻造后,烧结坯中(zhong)的孔(kong)洞(dong)由于(yu)变形(xing)闭(bi)合(he),其数(shu)量(liang)大(da)幅减少(shao),从而减弱(ruo)了对晶界的钉(ding)扎作用,导(dao)致(zhi)晶粒长(zhang)大的阻力变(bian)小,因此,二火(huo)次(ci)β锻造后易(yi)发生晶(jing)粒(li)的异(yi)常长(zhang)大(da)。

此外,对于不(bu)同锻(duan)造(zao)速(su)度(du)的(de)一(yi)火次β锻造(zao)的(de)试(shi)样(yang),当(dang)锻(duan)造速度较(jiao)快时(shi),晶粒长大的时(shi)间较短,因(yin)此(ci)晶粒(li)尺(chi)寸相(xiang)对小(xiao);当(dang)锻造(zao)速(su)度较慢时,由于锻(duan)造时(shi)间(jian)较(jiao)长(zhang),随(sui)着(zhe)锻(duan)造(zao)过程中孔洞不(bu)断的消(xiao)失,钉(ding)扎作(zuo)用也在(zai)不断减弱(ruo),同时(shi)晶(jing)粒长(zhang)大的时间较长,因此(ci)慢速锻(duan)造(zao)的(de)晶(jing)粒(li)尺寸(cun)变大。

同(tong)理(li),对于β相区固溶(rong)处理的试验,由(you)于(yu)孔洞(dong)的大(da)量消(xiao)失,使得在单(dan)相(xiang)区热(re)处理时孔(kong)洞(dong)的钉(ding)扎(zha)作用大幅消失(shi),晶(jing)粒(li)长(zhang)大。

3.2　大角度(du)晶(jing)界(jie)的(de)影响

对于传统(tong)铸锻法(fa)制(zhi)备的铸(zhu)锭(ding),经开(kai)坯(pi)后,虽然(ran)组(zu)织得(de)到了(le)均(jun)匀(yun)化和(he)细化(hua),但(dan)是其晶(jing)粒(li)之(zhi)间主(zhu)要(yao)为小角度(du)晶界,占比(bi)约为(wei)57%,如(ru)图(tu)10所(suo)示。当此坯料(liao)进行β锻(duan)造(zao)时(shi),晶粒(li)合(he)并更容易,这是传(chuan)统(tong)锻件(jian)高温(wen)锻(duan)造时(shi)晶(jing)粒(li)明显(xian)长大(da)的重要原因(yin)。

相比(bi)于传(chuan)统铸锻法(fa),粉末(mo)冶(ye)金技(ji)术(shu)下的粉(fen)末颗(ke)粒压(ya)制时(shi)的取(qu)向随机(ji)性较(jiao)强(qiang),颗粒间不存(cun)在伯格(ge)斯(si)矢(shi)量的(de)关系(xi),因此(ci),在烧(shao)结(jie)成坯料(liao)后(hou),既(ji)有(you)均匀细(xi)小的(de)组织(zhi),同时晶粒间(jian)存(cun)在较多(duo)的大(da)角(jiao)度晶(jing)界(jie),约占(zhan)73%,如图11所示。由于(yu)较(jiao)多(duo)大角度晶(jing)界的存在,使得晶(jing)粒长大受到(dao)一定的限(xian)制(zhi),因(yin)此(ci),一(yi)火(huo)次高(gao)温(wen)锻造(zao)后晶粒未(wei)发(fa)生(sheng)异(yi)常长大。当(dang)烧(shao)结(jie)坯(pi)经过(guo)锻(duan)造后(hou),大(da)角(jiao)度晶(jing)界(jie)开始(shi)减少,小角度(du)晶(jing)界增(zeng)多(duo),见图12。经(jing)过(guo)一火(huo)次锻(duan)造后,大(da)角度晶界(jie)的减(jian)少(shao)是(shi)二火(huo)次锻造(zao)晶(jing)粒(li)快速(su)长大(da)的(de)重(zhong)要因素之(zhi)一。由图12还可(ke)看(kan)出,锻(duan)造(zao)后虽(sui)然(ran)大(da)角(jiao)度(du)晶(jing)界数量(liang)减(jian)少,但是仍(reng)存在一定数量(liang)的、大于60°的(de)大角度(du)晶界(jie),这(zhe)也是(shi)在(zai)后(hou)续(xu)β相区热处理(li)时(shi),晶(jing)粒(li)发(fa)生异(yi)常(chang)长(zhang)大的(de)原因(yin)之一(yi)[14]。

3.3　粉末颗(ke)粒(li)边(bian)界效应(ying)的(de)影响

由(you)于钛(tai)合金(jin)较(jiao)为活泼(po),因(yin)此(ci)其(qi)粉(fen)末(mo)颗(ke)粒不(bu)可避免(mian)地(di)被氧元素包裹(guo),在烧(shao)结成坯(pi)后,会产生一(yi)定的(de)颗(ke)粒(li)边界效应(ying),颗粒(li)边界(jie)效(xiao)应(ying)的存(cun)在,对(dui)晶粒(li)的长(zhang)大也(ye)具(ju)有(you)一定(ding)的(de)阻碍作(zuo)用。同孔洞(dong)的效果类(lei)似,也(ye)是一火(huo)次β锻(duan)造后(hou)晶粒(li)尺寸得(de)到有(you)效(xiao)控制(zhi)的重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)之一(yi)。经(jing)过一(yi)火次锻造(zao)后(hou),晶(jing)界(jie)边界(jie)由(you)于变形(xing)而发生一定(ding)程度(du)的破坏,从而减弱了(le)对(dui)晶界(jie)的(de)限制作(zuo)用(yong),导致(zhi)晶(jing)粒(li)长大的阻(zu)力(li)变小(xiao),因(yin)此(ci),二(er)火次(ci)β锻(duan)造(zao)后(hou)晶粒(li)异常长大。

此(ci)外,对于(yu)不同锻造(zao)速(su)度下的一火次(ci)β锻(duan)造(zao)的试(shi)样(yang),当锻造(zao)速(su)度较快(kuai)时(shi),变(bian)形(xing)较(jiao)剧烈,晶(jing)粒(li)边界破损相对严重(zhong),导(dao)致其对(dui)晶(jing)粒(li)长(zhang)大(da)的(de)阻(zu)碍作用(yong)减(jian)小(xiao),不利于晶粒(li)尺(chi)寸控(kong)制;另(ling)一方面,当(dang)锻(duan)造速(su)度较慢时,由于变(bian)形较缓(huan),晶(jing)粒(li)边(bian)界(jie)破(po)损(sun)程度相(xiang)对(dui)快速锻(duan)造(zao)更小,对晶(jing)粒(li)尺寸(cun)控(kong)制有(you)利。由此(ci)推(tui)断(duan),虽(sui)然慢速锻(duan)造(zao)时间较(jiao)长(zhang),但是晶(jing)界边界(jie)效应的存(cun)在使得(de)晶粒(li)长(zhang)大(da)受到(dao)的(de)阻力较(jiao)快速(su)锻造的大(da),因(yin)此(ci),慢(man)速锻造(zao)下的晶粒(li)尺寸(cun)仅稍(shao)大(da)于快速锻造(zao)下(xia)的晶(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)。

同理,对于β相(xiang)区(qu)固溶(rong)处理的(de)试验,颗粒边界(jie)效(xiao)应(ying)虽(sui)然(ran)在(zai)锻造过(guo)程中遭到一(yi)定(ding)程度(du)的破坏(huai),但是(shi)其(qi)作(zuo)用依(yi)旧(jiu)存在(zai)。因此,粉末(mo)锻(duan)造(zao)后(hou),虽(sui)然(ran)孔洞(dong)以及大(da)角度晶界均减少(shao),但(dan)是(shi)晶(jing)粒未(wei)产生(sheng)异(yi)常长大。

4、结(jie)论

(1)粉末(mo)烧结态(tai)TC4钛(tai)合金(jin)的(de)晶(jing)粒组(zu)织(zhi)相对(dui)细小(xiao),存在较(jiao)多(duo)孔(kong)洞及大角度晶(jing)界(jie)。

(2)单火次锻造(zao)条(tiao)件下(xia),晶粒(li)尺(chi)寸(cun)随(sui)着(zhe)锻造(zao)温度的升(sheng)高而(er)增大,β锻造并(bing)未(wei)出(chu)现异(yi)常长(zhang)大现象;

在单(dan)相(xiang)区变形时,锻(duan)造速度无论(lun)较快或(huo)是(shi)较(jiao)慢(man),晶(jing)粒均(jun)未(wei)发生异(yi)常长大(da),晶(jing)粒尺寸可控性(xing)较(jiao)好(hao)。粉末(mo)烧(shao)结(jie)态TC4钛合金(jin)经两火(huo)次(ci)β锻造后,晶(jing)粒明显长大,晶(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)控制不明显。

(3)两(liang)火次(ci)锻(duan)造工(gong)艺(yi)下的(de)锻件强(qiang)度(du)较(jiao)高(gao),塑(su)性(xing)均可满足(zu)标准(zhun)要求(qiu),3种(zhong)工(gong)艺(yi)下的(de)强(qiang)度(du)差(cha)别(bie)不(bu)大;β相(xiang)区(qu)单火(huo)次(ci)锻(duan)造条(tiao)件(jian)下,两种(zhong)工艺(yi)下(xia)的(de)力(li)学性(xing)能均满(man)足(zu)标准要(yao)求。与慢速锻(duan)造工艺(yi)相(xiang)比,快速(su)锻造下合金的强(qiang)度(du)较(jiao)低,塑性较高,伸长(zhang)率(lv)最高可(ke)达18.7%。

(4)TC4钛合(he)金(jin)粉(fen)末锻(duan)件(jian)经(jing)β相(xiang)区(qu)热处(chu)理(li)后,未(wei)发现(xian)异常长(zhang)大(da)现象,晶粒尺(chi)寸可控性(xing)更(geng)强。

(5)粉(fen)末锻造(zao)TC4钛合金(jin)晶(jing)粒尺寸的(de)控制(zhi)因素不(bu)是单(dan)一(yi)的(de),是(shi)多重的,包括(kuo)孔洞(dong)缺(que)陷(xian)、大角度晶(jing)界(jie),粉(fen)末颗(ke)粒(li)边界(jie)效(xiao)应等(deng)。

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