超塑成形及热处理对TC21钛合金组织演变的影响

TC21钛合金是一种高强高韧高损伤容限钛合金，具有良好的强度塑性断裂韧度和较低的裂纹扩展速率。TC21钛合金的显微组织决定其使用性能和力学性能，通过形变热处理能有效地改善其显微组织，从而达到较好的性能。钛合金的超塑性成形技术是利用材料在超塑性状态下的优异变形性能而发展起来的一种技术。当钛合金处于超塑性状态时其流动性能好，易于填充，从而容易成形出复杂的合格零件。与普通锻态显微组织不同的是，经过超塑变形后的试样变形区明显发生动态再结晶，显微组织明显粗化，从而影响其性能。南昌航空大学董洪波等人对超塑变形后的TC21钛合金进行热处理，研究了其组织演变规律。超塑性拉伸试验采用CMT4104微机控制电子万能试验机，试样为5 mm×15 mm的标准拉伸试样，通过电阻炉加热保温。TC21钛合金在不同条件下超塑拉伸变形后，进行900℃×1 h/AC+590℃×4 h/AC双重退火热处理，用光学显微镜观察试样显微组织。结果表明，当变形温度在890～960℃时，TC21钛合金的伸长率随变形温度的增加先增加后减少，最佳超塑性变形温度为910℃;TC21钛合金在α+β相区超塑变形，然后在α+β相区双重退火处理后得到双态组织;在准β区进行超塑变形、α+β相区双重退火处理后得到网篮组织。