热处理对WSTi3515S合金组织和性能的影响VIP免费

第44卷第6期稀有金属材料与工程Vol.44,No.62015年6月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGJune2015收稿日期：2014-09-30基金项目：国家国际科技合作专项(2013DFR50090);陕西省自然科学基金项目(2014JM6222)作者简介：赖运金，男，1979年生，博士生，高级工程师，西北工业大学材料学院，陕西西安710072，电话：029-86514525,E-mail:laiking62@c-wst.com热处理对WSTi3515S合金组织和性能的影响赖运金1,2，张平祥1,3，辛社伟3，马凡蛟1,2，冯勇2，刘向宏2，寇宏超1，赵永庆3(1.西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安710072)(2.西部超导材料科技股份有限公司，陕西西安710018)(3.西北有色金属研究院，陕西西安710016)摘要：对WSTi3515S合金不同热处理和热暴露条件下的组织和力学性能进行了研究，结果表明，850℃以下热处理工艺对合金的组织和室温力学性能几乎没有影响，950℃热处理后虽然合金组织形态发生明显变化，但室温力学性能没有明显变化，表明WSTi3515S合金具有良好的组织和性能稳定性。不同热处理试样经过570℃热暴露后，合金强度升高，延伸率显著下降，热暴露过程中，析出的第二相很少，并且大都产生在晶界，这些晶界析出物是合金热暴露塑性显著降低的主要原因。关键词：WSTi3515S;热处理;显微组织;力学性能中图法分类号：TG146.2+3文献标识码：A文章编号：1002-185X(2015)06-1469-05WSTi3515S合金是西部超导材料科技股份有限公司联合西北有色金属研究院、北京航空材料研究院、西北工业大学等单位在AlloyC（Ti-35V-15Cr）[1]、AlloyC+(Ti-35V-15Cr-0.6Si-0.05C)[2,3]和Ti40(Ti-25V-15Cr-0.2Si)[4,5]合金的基础上，通过调整Si、C元素的含量而研制成功的一种新型高合金化Beta型阻燃钛合金[6]。阻燃钛合金要求在高温、承载等综合服役条件下具有较好的高温性能，这也决定了其使用寿命和工件的安全可靠性。因此，文献[7-10]对同类Ti-V-Cr系阻燃钛合金在较高温度热暴露条件下的组织和力学性能进行了系统研究，并据此初步确定了合金的使用温度范围。基于此，本实验系统研究WSTi3515S合金在不同热处理工艺下的组织演化、力学性能和热稳定性能，期望为WSTi3515S合金在实际使用过程中的热处理工艺选择和热暴露极限温度的判定提供参考。1实验试验材料来自西部超导材料科技股份有限公司，吨级WSTi3515S（Ti-35V-15Cr-xSi-yC）合金铸锭通过特殊的开坯锻造方法，被制备成厚度为55mm的板坯，本实验所有的试样均取自该成品板坯。从板坯上线切割成12mm×12mm×70mm的拉伸试样，对试样进行不同的热处理和热暴露，之后精加工成Φ5mm的标准拉伸试样进行力学性能测试（热暴露力学性能为不带氧化皮的力学性能）。拉伸试验在Instro-1185拉伸机上进行，金相（OM）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析分别在OLMPUSPMG光学显微镜、D8ADVANCE型X射线衍射仪、JSM-6460型扫描电镜和JEM-200CX型透射电镜下进行。2结果和分析2.1不同热处理工艺下的力学性能表1为WSTi3515S合金在不同热处理条件下的室温性能和570℃/100h热暴露性能。可以看出，采用退火工艺后，合金的室温强塑性匹配良好。对不同温度退火试样进行570℃/100h热暴露后，合金的强度升高，延伸率显著下降。总体比较，950℃以下的不同温度退火对合金的室温性能和热暴露性能影响不大，表现在合金室温性能和热暴露性能没有显著差别。对合金进行固溶＋时效的退火工艺后，室温性能影响不大，但热暴露后，强化效果比退火处理的显著，同时，延伸率降低也更显著。比较850和950℃不同固溶温度下的性能，可以看出随固溶温度的升高，热暴露后强化效果增加、延伸率降低加剧。2.2显微组织分析2.2.1OM组织图1显示合金不同热处理和热暴露条件下的典型组织形态。可以看出，当热处理温度低于850℃时，·1470·稀有金属材料与工程第44卷合金组织为较大尺寸的β晶粒，周围镶嵌有再结晶小晶粒，典型组织如图1a（650、750℃退火组织和图1a相似）。当热处理温度升高到950℃时，晶界处的再结晶小晶粒明显长大，其向原始晶粒延伸，使得合金晶粒度更趋于均匀化，平均晶粒尺寸减小（图1b,c）。同时，在合金组织内部，可以明显观察到3种不同形态的析...