热处理对镍钛合金表面性能的影响

热处理工艺对泡沫镍结构与性能的影响

【摘要】 探讨了泡沫镍制备过程中的热处理工艺，考察了热处理温度和保温时间对泡沫镍结构的影响。得出了适宜的工艺条件：于600℃×30min 的空气气氛条件下去除有机泡沫模板，在于通流动氢气气氛下， 880℃×60min条件下还原热处理，就可得到呈三维网络状通孔结构，且骨架结构完整，孔结构清晰，丝径粗细均匀的泡沫镍材料。

金属泡沫具有极低的密度，它由大量亚微米尺寸的金属微粒和微孔隙构成。采用电化学方法制备泡沫镍的工艺流程为：泡沫模板→预处理(粗化、敏化、活化)→导电化处理→电沉积→热处理→泡沫镍。其中泡沫镍样品经过电沉积后需要经过热处理才能得到泡沫镍。热处理工艺一般采用天然气燃烧成的稳定的火焰来灼烧或焚烧聚氨酯泡沫塑料基体。经过焚烧处理后的泡沫镍，由于支撑的骨架消失，而沉积在基体上的镍也会氧化，致使样品骨架结构非常疏松，极易坍塌。本文将采用电化学沉积方法制备的泡沫镍材料进行热处理时，直接在管式炉内进行灼烧去除泡沫模板，再在还原性气氛条件下，研究还原温度及保温时间对泡沫镍材料的影响，并对制备的泡沫镍组织结构与性能进行了研究。

1 实验

1.1 实验原理及方法

热处理过程分为两步：一是在空气气氛下焚烧，去除模板；接着

是在氢气气氛高温下还原退火处理。样品置于管式炉中，炉内通入空气，升温至300℃，保温10min，去除泡沫基体中残留的水分、低温下易于挥发的油脂等有机成分；继续升温至600℃，保温30min，使聚氨酯泡沫骨架在充足空气条件下充分燃烧；接着让炉管降温至400℃时，停止通入空气，抽真空至10pa左右后，通入氩气清洗炉管多次，再抽真空，即可通入氢气至1atm，调整氢气流量，保持40ml/min匀速通入氢气，出气口采用水下液封方式排气；设置还原时的温度为800~900℃，保温1~2h进行还原退火烧结实验。结束后，样品随炉冷却，至温度降至400℃后，关闭氢气源。得到的泡沫镍孔结构均匀、完整且具有银白色金属光泽。

热处理对紧固件用TB8钛合金棒材力学性能的影响

文章介绍了紧固件用TB8棒材的生产流程，研究了热处理制度对TB8棒材力学性能的影响。结果表明棒材在750℃～830℃保温0.5h～2h，抗拉强度为800MPa～1000MPa，剪切强度大于570MPa；随后因时效温度的变化，分别可得到1100MPa、1200MPa、1300MPa不同强度级别的棒材。

标签：紧固件；TB8钛合金；力学性能

TB8钛合金属亚稳定β钛合金，名义成分Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si，国外对应牌号为Beta-21S（UNS Number R58210）。该合金具有优良的比强度、焊接性能、抗蠕变性能、高温抗氧化性能和耐腐蚀性能，同時经热处理可获得高强度。TB8钛合金可以在固溶状态和固溶时效状态下使用，固溶状态的使用温度为200℃，固溶后冷成型状态的使用温度为150℃，固溶时效状态的最高使用温度为550℃[1]。由于优异的综合性能，TB8钛合金已成为理想的航空航天紧固件用材料[2，3]，并拟纳入GJB 2219《紧固件用钛合金棒（线）材规范》修订版中。规范中固溶制度为（780～810）℃保温（0.5～2）h，空冷；时效制度为（520～560）℃保温（8～12）h，空冷。

文章通过研究热处理工艺对TB8紧固件用棒材力学性能的影响，为今后该合金的工业化制备及应用提供参考数据。

1 棒材制备

由于TB8钛合金含有较多的Mo、Nb等β稳定元素，铸锭采用3次真空自耗电弧炉熔炼制备，铸锭规格为直径φ580mm，化学成分见表1。

铸锭在β相区经多火次锻造后，制备为直径φ150mm、组织均匀的棒材坯料，并进行了表面机加工处理。采用金相法对TB8相变点进行测定，结果为810～815℃。

随后成品棒材制备并未采用传统的精锻后轧制工艺，而是采用了效率更高的高速连轧工艺。分2次将φ150轧制为直径10mm的棒材，单只棒材重量约为25kg。

第２９卷　２０１２焦　第４期　８月　Ｔｉ　黼　Ｖ０１．２９　Ｎｏ．４Ａｕｇｕｓｔ　２０１２　

热处理对ＴＣ１　１钛合金薄壁环材室温力学性能的影响　

张顺利，董　洁，黄德超，张辉，王淑爱　

（宝鸡钛业股份有限公司，陕西宝鸡７２１０１４）　

摘要：制备出规格为４６３０　ｍｍ／ｑｂ５３０　ｍｍ×３００　ｍｍ的ＴＣ１１钛合金薄壁环材。分别选用不同的固溶温度、固溶冷却　方式和时效温度对环材试样进行热处理，研究热处理制度对环材室温拉伸性能的影响。结果表明：经过９５０℃×１　ｈ／ＡＣ＋９３０℃×１．５　ｈ／ＷＣ＋５８０℃×６　ｈ／ＡＣ三重热处理，可以得到室温拉伸性能满足Ｒ　Ｉ＞１　１００　ＭＰａ、Ｒ　≥１　０００　ＭＰａ、Ａ≥１０％、ｚ≥２Ｏ％要求的ＴＣ１１合金薄壁环材。　关键词：ＴＣ１１合金；环材；热处理；力学性能　

－．ＩＬ－－·Ｌ－　１　刖　吾　

ＴＣ１１钛合金相当于前苏联的ＢＴ９，其名义成分　

为Ｔｉ一６．５Ａ１—３．５Ｍｏ一１．５Ｚｒ一０．２５Ｓｉ，属高铝当量　马氏体型　＋　两相钛合金。这种合金具有很高的强　

度，主要用于制作飞机发动机压气机盘、叶片和叶　

轮等关键零部件，是目前航空工业上应用最广泛的　

钛合金之一　。　

我国海洋浮体连接件一般用不锈钢薄壁环材制　

作。为了降低浮体的重量，拟用ＴＣ１　１合金制作规格　

为＋６３０　ｍｒｎ／＋５３０　ｍｍ×３００　ｍｍ的连接件。由于该　

连接件要承受大的作用力，因此要求环材的力学性　

能达到Ｒ　≥１　１００　ＭＰａ、ＲＤ０　２≥１　０００　ＭＰａ、Ａ≥　１０％、ｚ≥２０％，这比ＧＪＢ４９４Ａ－－２００８标准中规定　

ＴＣＩ　１叶片棒材的强度指标高出７０　ＭＰａ，且塑性指标　

相当。本研究通过热处理的方式提高ＴＣ１　１合金薄壁　

环材的强度，以满足海洋浮体的使用要求。　

２　实　验　

选用优质小颗粒海绵钛、纯铝、纯锆及钼中间　

合金作为实验原料，按名义成分配料、压制电极，　

经３次真空自耗电弧熔炼，得到ＴＣ１１钛合金铸锭，　

・１０８・　材料导报Ｂ：研究篇　２０１３年９月（下）第２７卷第９期　

热处理对ＴＣ４钛合金显微组织和力学性能的影响　

刘婉颖　，朱毅科。，林元华　。，邵登全。，施太和　，吴俊杰。　

（１西南石油大学材料科学与工程学院，成都６１０５００；２西南石油大学，油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都６１０５００；　

３四川化工石油钢管有限责任公司，成都６１０５００）　

摘要　对ＴＣ４钛合金进行不同热处理工艺处理，并观察分析了不同工艺处理后ＴＣ４钛合金的金相显微组织。　

通过拉伸、示波冲击试验，分析研究了固溶处理和时效处理对ＴＣ４钛合金显微组织、力学性能和冲击韧性的影响。　

结果表明，ＴＣＡ钛合金固溶时效后的组织由Ｂ基体和析出的ａ相组成，具有片层状口相和小针丛状ａ相组织可获得　

较高综合性能。断口ＥＳＥＭ分析表明断裂特征为韧窝状穿晶韧性断裂。　

关键词　热处理ＴＣ４钛合金显微组织力学性能　中图分类号：ＴＧ１５６．９２　文献标识码：Ａ　

Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｈｅａｔ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　

Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＴＣ４　Ｔｉｔａｎｉｕｍ　Ａｌｌｏｙ　

ＬＩＵ　Ｗａｎｙｉｎｇ　，ＺＨＵ　Ｙｉｋｅ。，ＬＩＮ　Ｙｕａｎｈｕａ　，ＳＨＡＯ　Ｄｅｎｇｑｕａｎ。，ＳＨＩ　Ｔａｉｈｅ　，ＷＵ　Ｊｕｎｊｉｅ。　

（１　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１０５００；２　Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　

Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｏｉｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　

Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１０５００；３　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｓｔｅｅｌ　Ｐｉｐｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１Ｏ５００）