热处理制度对 TC9 钛合金棒材性能影响
TC9 的概述:
TC9钛合金是 Ti-Al-Mo-Sn-Si系两相钛合金 ,它是前苏联1958年研制成功的用于 500℃高温钛合金 (牌号为 BT9)。我国早在 1966年开始研制那时主要产品是饼材、棒材,主要应用于发动机的盘件、叶片、轴等部件。
前苏联在 1966年就把 BT9合金中的 Sn元素用Zr元素替代,我国也把 BT9合金中的 Sn元素用 Zr元素替代,后来演变成为今天的 TC11钛合金。故此,TC9钛合金在我国的应用较少,对 TC9钛合金的研究也少。虽然可参照 TC11钛合金工艺生产 TC9棒材,但毕竟是两个牌号,也必有各自内在的规律。通过几批棒材的试制,找出生产工艺、组织、性能变化关系,更好满足工程用材要求。
TC9 的的化学成分:
TC9 钛合金的热 处理工艺:
TC9 钛合金的热 处理工艺一般采用双重退火,它比普通退火更能保证组织的稳定性 。TC9 钛合金棒材经不同制度双重退火后的显微组织,基本均由等轴初生 α 相和 β 转变组织组成,个别制度下的组织中含有少量针状次生 α 相。
TC9合金锻棒用低温退火性能更好:
GB/T2965-2007和 原 GB/T2965-1996标 准附录表 A1中规定的退火规范:950~1000℃ ×1~3h+空冷,(530±10) ℃ ×6h+空冷。这个退火规范与 TC11合金的退火规范相近,如按此要求处理,锻棒性能达标准有一定难度。因此,采用20世纪 60年代 BT9合金研制工艺小结提供的退火制度或老工艺规程中给出的退火制度:950℃ ×1h+空冷530℃ ×6h+空冷;620℃ ×1h+空冷。
高压热处理对TC9钛合金显微组织和力学性能的影响:
(1)与常压退火处理后相比,在温度920~980 ℃、压力1~6GPa热处理后TC9钛合金组织中的α相均明显细化,并且当温度为950℃、压力为3GPa时,α相最细小,此时组织由细小块状α相和细针状α′马氏体组成。
(2)高压热处理后TC9钛合金的硬度随着压力的增加而增大,但当压力超 过3GPa时,硬度增幅不大;在920~980 ℃温度范围内,硬度随着温度的升高增大,但增幅不明显。
(3)高压热处理能增大TC9钛合金的抗塑性变形能力、硬度和抗压强度,在950 ℃、3GPa压力下热处理 后,TC9钛合金的硬度、室温抗压强度和500 ℃抗压强度分别较950℃常压退火后的提高了12.95%,7.33%,8.89%。