2.2固溶溫度對力學性能的影響

Ti150合金棒材通過不同溫度固溶處理后，其室溫和高溫拉伸性能變化如圖2所示。由圖2可知，隨著固溶溫度由990℃升高到1030℃，合金的室溫強度、高溫強度變化明顯。在990℃固溶+時效后，室溫強度和高溫強度均最低，但其塑性較好，這與其組織特點相匹配。在室溫下，位錯起主要強化作用，固溶溫度低，提供的相變驅動力小，析出的次生α相含量少，其強化作用弱;且固溶溫度越低，等軸初生α相含量越多，晶粒尺寸越細小，越有利于不同晶粒內的滑移系開動，彌散分布的α相協調變形，因此其塑性好。當固溶溫度達到1000℃時，其室溫、高溫強度均達到最高，室溫抗拉強度和屈服強度分別為1077、957MPa;其高溫抗拉強度達702MPa,屈服強度為555MPa。隨著固溶溫度由1000℃升高到1020℃，合金的室溫強度略有降低，斷后伸長率提高。當固溶溫度達到1030℃，強度和塑性驟降，斷后伸長率降低至8.3%，斷面收縮率為14.5%。由于固溶溫度為1030℃時，接近相變點，等軸初生α相含量極少，次生α相長大，晶界α相粗化，使得該處應力集中，容易萌發裂紋，造成斷裂，合金強度和塑性較低。大尺寸初生α相改善塑性，小尺寸針狀次生α相改善強度，一定數量的初生α相和針狀次生α相相互配合，使合金的強塑性達到最佳匹配。

隨著固溶溫度由990℃升高到1020℃時，Ti150合金棒材高溫強度呈現先升高后降低再升高的趨勢，并在1020℃時強塑性達到最佳匹配。這是由于隨著固溶溫度的升高，初生α相含量降低，次生α相增多且厚度尺寸增大，而次生α相尺寸增大有利于提升高溫拉伸強度l(9)?10J.

2.3固溶溫度對蠕變性能的影響

圖3為Ti150合金棒材在600°C,加載應力分別為150、160MPa，保載時間100h條件下的蠕變塑性伸長率隨固溶溫度的變化曲線。由圖3可以看出，隨著固溶溫度的升高，Ti150合金棒材的蠕變塑性伸長率降低，抗蠕變性能提高，這與其顯微組織變化密切相關。研究發現，合金的抗蠕變行為主要是由晶界的滑動以及晶內位錯的滑移和攀移2部分組成。材料的抗蠕變性能與組織中等軸a相和片層a相的相對含量有關，片層a相比等軸a相具有更好的蠕變抗力。由前面的分析可知，Ti150合金棒材在兩相區固溶時效處理后發生由等軸組織向雙態組織轉變的過程，隨著固溶溫度的升高，初生等軸α相減少，次生針狀或片層狀a相增多，且次生a相長大，不利于晶界滑動，因此其抗蠕變性能提高。當固溶溫度為1020℃時，次生a相長而平直，且片層厚度增加，其中個別次生a相的取向平行于載荷方向，會有部分晶界承受較高的剪切應力，因此其蠕變性能好。當固溶溫度由1020°C升高到1030℃，其抗蠕變性能仍在升高，但變化不大，蠕變塑性伸長率僅相差0.01%。

綜合來看，Ti150合金棒材經過1020℃x2h/OQ+700℃2h/AC固溶時效處理后的綜合力學性能最佳。

3、結論

[1]Ti150合金棒材隨固溶溫度的升高，等軸初生α相含量逐漸減少，次生α相含量逐漸增多。

[2]隨著固溶溫度的升高，Ti150合金棒材室溫拉伸強度、高溫拉伸強度的變化明顯，在  1 020   °C固溶溫度下的強塑性達到最佳匹配。

[3] Ti150合金棒材經990~1 030℃固溶+時效處理，其抗蠕變性能隨固溶溫度的升高而升高。

[4] Ti150合金棒材經過1020℃x2h/OQ+700℃x2h/AC固溶時效處理后的綜合力學性能最佳。

參考文獻

[1]許國棟，王鳳娥.高溫鈦合金的發展與應用[1].稀有金屬，2008，32[6]:774-776.

[2]王寶善，賈蔚菊，梁維猛，等.鍛造工藝對 Ti60合金棒材組織和性能的影響[].鈦工業進展，2011，28[1]:7-9.

[3]朱紹祥，劉建榮，王青江，等.高溫鈦合金Ti-60與IMI834的β晶粒長大規律[].金屬熱處理，2007，32[11]:11-14.

[4]郝孟一，蔡建明，杜娟.熱處理對BT36高溫鈦合金組織及性能的影響[J].航空材料學報，2003，23[6]:14-16.

[5]何東.雙相多晶鈦合金微觀塑性變形機理與組織演化的定量研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業大學，2012.

[6] Madsen A, Ghonem H. Effects of aging on the tensile and fatigue behavior of the near-α Ti-100 at room temperature and 593℃[J]. Materials Science and Engineering A,1994, 177[1/2]: 63-73.

[7] Kumar A, Singh N, Singh V. Influence of stabilization treat-ment on low cycle fatigue behavior of Ti alloy IMI834[J].Materials Characterization, 2003, 51: 225-233.

[8]賈蔚菊，曾衛東，張堯武，等.熱處理對Ti60合金組織及性能的影響[].中國有色金屬學報，2010，20[11]:2136-2140.

[9]張海瑞.形變熱處理對650-700℃短時高溫鈦合金組織性能的影響[D].哈爾濱:哈爾濱工業大學，2016.

[10]黃定輝.新型高溫鈦合金的組織與性能研究[D].沈陽:東北大學，2012.

[11]曾立英，戚運蓮，洪權，等.固溶時效處理Ti-600合金的蠕變行為研究[].稀有金屬材料與工程，2014，43[11]:2697-2699.

（注，原文標題：固溶溫度對Ti150合金棒材組織及力學性能的影響）