TC4-0.5Fe合金的悬浮熔炼及固溶时效对其组织和性能的影响文献综述
2020-06-26 20:10:20
文 献 综 述
1.Ti-6Al-4V钛合金简介
1.1钛合金介绍
以钛为基体加入其它合金元素组成的合金称为钛合金，其具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、焊接性能好、易加工成型等优点，因此广泛应用在航空航天领域，同时在生物制药和石油化工行业中也得到广泛的应用。
Ti-6Al-4V钛合金属于(α β)型钛合金，具有良好的综合力学机械性能，比强度大。TC4的强度σp=1.012GPa，密度ρ=4.4g/cm3，比强度σp/ρ=23.5，而合金钢的比强度σp/ρ小于18。Ti-6Al-4V钛合金热导率低,为铁的1/5、铝的1/10，其热导率λ=7.955W/m#183;K。
Ti-6Al-4V钛合金是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%～100%；高温强度高，可在400℃~500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金[1]。
1.2 合金元素对钛合金的影响
在TC4钛合金加入Fe元素后，合金的性能发生了变化，其屈服强度、抗拉强度、屈强比硬度及材料的弹性模量等力学性能增强，显著降低钛合金的马氏体转变温度，进一步分析发现，微量Fe固溶于TC4钛合金后起着固溶强化作用，展现出了其优良的塑韧性，室温伸长率达18.5%。此外，其塑性变形是滑移为主、孪生为辅的复合变形机制。因此，在进行钛合金成分设计时，保证塑性及韧性的前提下，合理提高钛合金中Fe元素含量，可有效提高材料屈强比等强度指标。
在TC4钛合金加入Sn元素后，锡起到了固溶强化作用，与铝一起起到稳定α相的作用。并可以用来提高合金室温及高温的抗拉强度和耐热性能。此外，作为抑制ω相的元素，还可提高合金的耐蚀性，并改善合金的焊接接头塑性。
在TC4钛合金加入Al元素后，铝能够起到固溶强化作用，每添加1％Al， 室温抗拉强度就增加50MPa。 铝在钛中的极限溶解度为7.5％；超过极限溶解度后，组织中出现有序相Ti3Al(α2)， 这对合金的塑性、韧性及应力腐蚀不利，故一般加铝量不超过7％。 此外铝可以改善抗氧化性，并且铝比钛还轻，能减小合金密度，并显著提高再结晶温度，如添加5％Al可使再结晶温度从纯钛600℃提高到800℃。铝还可以提高钛固溶体中原子间结合力，从而改善热强性。在可热处理β合金中，加入约3％的铝，可防止由亚稳定β相分解产生的ω相而引起的脆性。铝还提高了氢在α-Ti中的溶解度，减少由氢化物引起氢脆的敏感性。
