Ti-662钛合金热处理工艺

　　Ti-662钛合金是一种富β相稳定元素的钛合金，名义成分为Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Fe-0.5Cu。它是在Ti-6Al-4V钛合金基础上研发出的一种α+β型高强钛合金^[1]。相比Ti-6Al-4V钛合金，Ti-662 钛合金增加的β相稳定元素极大地改善了其热处理特性。由于含有较多的β相稳定元素，其退火态强度超过了Ti-6Al-4V退火态的强度，淬透性也比Ti-6Al-4V好得多，因此进行固溶时效热处理可达到更高的强度^[2-3]。

　　本文研究了固溶温度和时效温度对Ti-662钛合金微观组织、硬度、拉伸强度的影响。

　　1 试验材料及方法

　　试验所用Ti-662钛合金的制备，所用主要原料为海绵钛(颗粒度为0.83～12.7mm)和添加合金元素，添加的合金元素有铝钒合金，铝豆，铜屑，铁钉。经混料，电极制备等过程，最后利用真空自耗电弧炉3次真空熔炼，制备Φ600mm的铸锭。利用升温金相法测得Ti-662钛合金的相变点为(955±5)℃ ，Φ600mm铸锭经7火次的锻造，最终锻至Φ95mm的棒材，状态为热态(R态)，化学成分见表1。

　　将Ti-662棒材锯切成3个Φ95mm×120mm规格的试样块，分别将3个试样块经880、900和920℃固溶处理，在每个固溶后的试样块截面1/2半径处，线切割切取3个Φ15mm×120mm规格的试样。将不同固溶温度试样块上切取的3个试样分别在580、600和620℃ 进行时效，最后测试其显微组织及力学性能。热处理试验方案见表2。本试验热处理设备采用具有2级精度的箱式电阻炉，温度误差在±5℃之内，采用Leica MM-6金相显微镜观察材料的显微组织，采用INSTRON 4505型万能试验机测定所取试样的拉伸性能。

　　2 试验结果及分析

　　2.1 固溶时效过程中显微组织的变化

　　材料在固溶时效过程中，微观组织发生了很大的变化，图1为固溶温度880℃，不同温度时效后的显微组织。可以看出，880℃固溶处理后，由于Ti-662富含β相稳定元素，因此固溶处理后主要相为马氏体相和亚稳态β相，见图1(a)。固溶温度不同产生的马氏体和亚稳态β相的比例就不同，进而对时效后材料的力学性能产生很大的影响^[4]。同一固溶温度下，不同时效温度处理后，Ti-662钛合金显微组织见图1(b～d)。固溶形成的亚稳态相是不稳定的，在时效过程中，马氏体和亚稳态β相发生分解，分解过程比较复杂，但最终产物为α+β相，因Ti-662合金中含有快共析元素Cu，故最终产物中应包含少量的钛铜化合物相。时效时析出的弥散相及化合物相起到强化的作用^[5-6]。

　　2.2 固溶时效后Ti-662钛合金的力学性能