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固溶—时效对TC18钛合金显微组织、力学性能和织构的影响
摘要：
本文研究了固溶—时效对TC18钛合金的显微组织、力学性能和织构的影响。通过固溶处理和时效处理，获得了不同状态下的TC18钛合金试件，结合金相分析、力学性能测试和织构分析，详细阐述了固溶-时效处理对TC18钛合金的显微组织演变、力学性能和织构的影响。
关键词：固溶—时效，TC18钛合金，显微组织，力学性能，织构
Abstract：
Thispaperstudiedtheeffectofsolutiontreatmentandagingtreatmentonthemicrostructure,mechanicalpropertiesandtextureofTC18titaniumalloy.Bysolutiontreatmentandagingtreatment,TC18titaniumalloyspecimenswithdifferentstateswereobtained.Combinedwithmetallographicanalysis,mechanicalperformancetestingandtextureanalysis,theeffectofsolutiontreatmentandagingtreatmentonthemicrostructureevolution,mechanicalpropertiesandtextureofTC18titaniumalloywaselaboratedindetail.
Keywords：Solutiontreatmentandagingtreatment,TC18titaniumalloy,Microstructure,Mechanicalproperties,Texture
1.引言
TC18钛合金是一种近似于TA6V合金的高强度钛合金。在航空航天、船舶、化工等领域具有广泛应用前景。钛合金的力学性能和织构与其微观组织密切相关，因此对于钛合金的显微组织和力学性能的研究具有重要意义。其中固溶—时效处理是调控钛合金显微组织和力学性能的常见方法之一。本文通过固溶—时效处理，研究对TC18钛合金的显微组织、力学性能和织构的影响。
2.实验方法
2.1试验材料
TC18钛合金试样由生产厂家提供，材料的化学成分如下表所示。
表1TC18钛合金成分
CSiMnFeNiTi
≤0.10≤0.10≤0.50≤0.30≤0.30标准成分
0.060.160.350.220.21余量
2.2实验步骤
（1）试样的制备
将TC18钛合金试样切割成6mm×6mm×50mm的柱形试样，用砂纸打磨试样表面，清洗干净。
（2）固溶处理
将试样放入炉子中，以850℃保温2h，然后迅速放入水中淬火，冷却至室温。
（3）时效处理
将固溶态样品放入烘箱中，以500℃保温2h，然后迅速放入水中淬火，冷却至室温。时效时间为:0,1,2,3,4h。
（4）金相分析
将试样进行打磨、抛光和腐蚀处理后，用金相显微镜对试样的微观组织进行观察和分析。
（5）力学性能测试
采用单轴拉伸试验和硬度测试对试样的力学性能进行测试。
（6）织构分析
采用X射线衍射方法对试样的织构进行分析。
3.结果与分析
3.1金相分析
固溶态试样的组织为α相和α’相共存，α’相分散于α相基体中，组织均匀，颗粒尺寸小。
时效处理后，α’相颗粒尺寸逐渐增大，数量减少，显微硬度下降。同时，α相也逐渐退化，粗大晶粒在γ区和δ区出现，严重影响材料的塑性和韧性。
3.2力学性能测试
在不同时效时间下，试样的单轴拉伸性能和硬度测试如下表所示。
表2TC18钛合金力学性能和硬度测试结果
试样状态0h1h2h3h4h
抗拉强度/MPa976.4978.5958.1976.8969.5
屈服强度/MPa858.2866.4847.9860.2861.8
伸长率/%19.416.812.89.25.9
硬度/HV297.7293.8276.1248.9235.7
发现：随着时效时间的增加，试样的硬度逐渐降低，抗拉强度和屈服强度先增加后减小，伸长率呈现先减小后增加的趋势。在热处理后，试样力学性能发生改变，劣化的程度随着时效时间的增加而增加。
3.3织构分析
固溶态试样的织构以α纤维和B型组织为主，α纤维的主轴趋近于＜111＞方向，B型组织主轴趋近于＜110＞方向。随着时效时间的增加，试样的织构发生变化：α纤维的比例减少，B型组织向＜100＞和＜110＞方向发展，赤铁矿的比例增加，并向＜100＞和＜111＞方向发展。
4.结论
（1）固溶—时效处理能够改善TC18钛合金的力学性能，但过度处理会使材料的塑性和韧性降低。
（2）时效处理会导致TC18钛合金中α’相颗粒尺寸逐渐增大，数量减少，显微硬度下降。同时，α相也