Ti20Nb鈦鈮合金棒的熱處理特性及工藝

鈦和鈮都是20 世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的重要稀有金屬，在耐蝕、耐高溫、超導(dǎo)、生物相容性等方面具有優(yōu)異特性。Ti47Nb 可作為二級(jí)串聯(lián)戰(zhàn)斗部的前級(jí)藥型罩備選材料， TiNb 記憶合金作為生物醫(yī)用材料具有廣闊的應(yīng)用前景， Ti45Nb 合金作為一種鉚釘材料在空客和波音飛機(jī)上被大量應(yīng)用， Ti53Nb合金主要用于制備超導(dǎo)線材料。Nb 元素是鈦合金的β 相穩(wěn)定元素，當(dāng)鈦合金Mo 當(dāng)量＞2.8，即Nb 元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞10 時(shí)，能形成β 型鈦合金。隨著Nb 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加， 鈦合金β 相形成能力逐漸增強(qiáng)，當(dāng)Nb 元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞42 時(shí)，合金即使在水淬條件下也可得到單一的β 相， 而當(dāng)Nb 元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜42 時(shí)，不同的熱加工工藝和熱處理會(huì)有不同的第二相析出。Ti20Nb 是某公司最新研發(fā)的一種β 鈦合金，具有低彈性模量、中等強(qiáng)度、高韌性、高疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性， 是一種綜合性能良好的新型鈦合金。為了解該合金的加工性能，及其與組織和性能之間的關(guān)系， 本文針對(duì)Ti20Nb 的擠壓棒材進(jìn)行了相變點(diǎn)以上和相變點(diǎn)以下的不同熱處理制度， 同時(shí)對(duì)擠壓棒材進(jìn)行不同加工率的徑鍛， 對(duì)徑鍛后的棒材進(jìn)行退火熱處理，探索其加工率、力學(xué)性能、硬度和顯微組織以及斷口形貌之間的影響機(jī)理， 為指導(dǎo)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

鈦鈮合金棒的工藝特點(diǎn)：

1、 鈦鈮合金擠壓棒材在相變點(diǎn)以上固溶處理時(shí)，組織長(zhǎng)大明顯，在大塊的β 相內(nèi)有顯著的針狀馬氏體組織。隨著徑鍛加工率的提升，晶粒破碎越明顯，經(jīng)退火熱處理后發(fā)生了明顯的再結(jié)晶過(guò)程，存在細(xì)晶強(qiáng)化現(xiàn)象。

2、鈦鈮擠壓棒材經(jīng)過(guò)固溶處理后， 強(qiáng)度和硬度提高較大， 塑性下降明顯。隨著加工率的逐步增大，棒材的抗拉強(qiáng)度、硬度、塑性都在緩慢提升，這主要是由于細(xì)晶強(qiáng)化作用所致。

3、鈦鈮合金棒材拉伸斷口為典型的等軸韌窩，隨著棒材加工率的增大，韌窩逐漸變大，變深，數(shù)量也增多。