热处理制度对TC6钛合金显微组织的影响

郑翠萍

（西北有色金属研究院，陕西 西安 710016）

TC6钛合金是一种新型两相热强的钛合金，除去其具有普通钛合金的抗腐蚀性和强度高的诸多特点之外，其还具有较为良好的冲击韧性以及塑性和中温性较好，其自身的使用温度可以高达450℃左右，经常被使用在涡轮盘以及航空发动机叶子等重要的零部件当中，其还可以用来制造生产飞机的接头以及隔框等零件。

伴随着零部件的使用性能要求不断提升，部件的生产制造以及加工工艺对于其组织的要求也在不断提高。TC6钛合金材料在热加工成形过程中，其自身材料的内部组织会出现的变化是相对较大的。本文主要是通过具体的实验来分析热处理制度对于TC6钛合金显微组织下的实际影响，在一定程度上也为实现TC6钛合金成形期间显微组织的准确控制奠定基础。

1 热处理制度对TC6钛合金显微组织影响实验方法

1.1 实验所用材料

实验使用的是TC6钛合金，其化学成分（如表1所示），在一定程度上其原始组织（如图1所示）。我们可以清楚的从图1中看到，TC6钛合金是典型的α加β两相钛合金，其自身的组织是由细小的次生α和初生α相以及β相所组成的。

表1 实验使用的TC6钛合金的化学成分质量分数/%

图1 TC6钛合金原材料的高倍组织显示图

1.2 具体的实验方案分析

在一定程度上通过热处理实验按照下面几个步骤来进行实验：第一是把所加热的器皿加热到加热温度之后再放入试样，在实验所规定的时间之内进行相关的保温程序，在时间足够时，然后可以取出试样来进行下一个程序的运行，这样的操作是能够去保留下在高温组织下的进一步分析。

在加热处理过程中的加热温度是850℃，900℃，950℃以及1000℃；然后保温时间是3min，30min，60min，90min。

在实际试验中所使用的加热器皿是型号为SGM2892K箱式电阻炉（图2）经相实验分析，其所选用的腐蚀剂大致的配比是为V（HNO3），V（HF），V（H2O）等于3比2比5的比例。

图2 试验用热处理炉

2 实验结果和具体分析

通过实验结果表明，对于TC6两相钛合金，α相识α加β型的钛合金基体相，α相的形状以及大小和多少都是能够直接决定α加β型的钛合金的实际性能。在这二者相区之间，不同的保温时间以及地域相变温度的保温温度热处理工艺的条件下去获取到α加β这二者之间的两相组织，在一定程度上其金相的组织主要的特点就是晶粒性状看起来不是很规则，在晶界上有着不连续以及连续的β相，在形状上的差异是非常大的。

所以TC6钛合金在β区之后，会通过不同的问题的固溶处理之后会得到很多球状组织在上α加β当中的两相去之间显微组织是双态组织，通过一定的固溶处理之后会得到球状的双相组织，在一定程度α加β两相区之后显微组织是等轴α组织，在通过固溶处理之后会得到片状的组织，也能够得到α加β型钛合金当中所有的典型显微组织分布。

2.1 加热的温度对于显微组织的影响分析

加热温度对于TC6钛合金显微组织的影响（如图3所示）。

我们可以通过图2看到，伴随着热温度的不断升提高，组织形态与数量都会出现较大的变化。在加热温度低于900℃时，其组织还是会处在两相去，在显微组织下的形态也会出现较小的变化，然而α相的含量也会不断的更随着相变而转变成为β相。在当加热温度从900℃提高到950℃时（如图3所示），α相的自身含量也会不断的降低。在当加热温度接近相变温度时，α相的含量就会出现不断地下降，我们可以从图3中清楚的看到加热温度在900℃时，其自身的组织基本上都是呈现的白色α相，这种情况的出现就表示了在900℃温度下α相已经全部转变成为β相了。

在当加热温度达到最高温度1000℃时，α相就会全部的转变成为β相，这个时候的显微组织是一直处于相区之间的。

图3 加热温度对显微组织的影响/加热温度850℃，900℃，950℃，1000℃

2.2 保温时间对显微组织的影响分析

在一定程度上保温时间对于TC6钛合金的显微组织影响（如图4所示）。

我们可以从图中看到，对于同一个加热温度以及保温时间不同，其自身的组织形态基本都是不会出现改变的，但是其组织的大小是必然会发生变化的。组织是处于α加β之间的两相区之内时，在一定程度上次生α相确是能够伴随着保温时间的不断提升，其组织处于单相区时，组织的大小变化都是当前晶粒大小，从某种意义上来说，是伴随着保温时间的变化，晶粒也会出现不断的变大，所以，在对钛合金进行实际的热锻成形过程中，相关实验人员还必须要严格的去控制保温时间以及加热温度，只有这样才能够有效的保障其成形的质量。

图4 保温时间对显微组织的影响/保温时间3分钟，30分钟，60分钟

3 小结

总而言之，热处理制度对于TC6钛合金显微组织的影响是相对较大的。在加热温度中的主要影响是影响了TC6钛合金显微组织当中的α相含量，伴随着加热温度的不断提升，钛合金显微组织当中的α相含量会不断降低，并且加热的温度提高，会不断的接近相变温度，此时α相的含量降低趋势也会不断增快。

在当加热温度超过相变温度时，那么钛合金显微组织α是会处于单相的状态下。通过热处理实验表明了在加热温度850℃，900℃和1000℃与保温时间3min分钟，30min和60min对于TC6钛合金显微组织当中的影响规律进行分析，根据研究表明了，在加热温度以及保温时间中这两种因素会对TC6钛合金显微组织中的影响是相对较大的，保温时间以及加热温度对于其组织形态影响相对较小，还需要相关实验人员去控制加热温度以及保温之间，这样能够很好的促进成形的质量。