無錫不銹鋼板：熱處理對擠壓成形TC18鈦合金管材組織和性能的影響

無錫不銹鋼板6月23日訊 航空氣瓶必須具有很高的可靠性和安全性，因而對制作材料的強(qiáng)度和塑性要求較高，要求抗拉強(qiáng)度在1080～1280MPa之間，屈服強(qiáng)度≥1010MPa，延伸率≥10%，斷面收縮率≥35%。

TC18鈦合金是一種高合金化鈦合金，名義成分為Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe，對應(yīng)前蘇聯(lián)牌號為BT22。該合金屬過渡型α+β兩相鈦合金，兼有兩相鈦合金和β型鈦合金的特性，具有強(qiáng)度高、變形塑性好、淬透性優(yōu)良和焊接性良好等一系列優(yōu)點，已被大量用于制作飛機(jī)的起落架、框、梁、肋、接頭及緊固件等。文獻(xiàn)報道，TC18鈦合金經(jīng)固溶時效熱處理后強(qiáng)度可達(dá)到1145MPa，延伸率達(dá)到16%，是飛機(jī)航空氣瓶的候選材料。

寶鈦集團(tuán)用擠壓法成形了Φ170mm×30mm×L的TC18鈦合金管材作為制作航空氣瓶坯料。該坯料經(jīng)退火處理后取樣測試，其抗拉強(qiáng)度在1060～1080MPa之間，屈服強(qiáng)度在960～980MPa之間，不能滿足航空氣瓶的力學(xué)性能要求。為此，研究兩相區(qū)固溶+時效和雙重固溶+時效兩種工藝對擠壓成形的TC18鈦合金管材組織和性能影響，為批量化熱擠壓成形航空氣瓶用的TC18鈦合金管材熱處理工藝的制定提供依據(jù)。

選用優(yōu)質(zhì)的海綿鈦、金屬鉻、鋁釩中間合金、鋁絲等原料，經(jīng)三次真空自耗電弧熔煉成Φ700mm的TC18鈦合金鑄錠，采用金相法測得鑄錠的β相變點為870±5℃。鑄錠在3150t油壓機(jī)上反復(fù)鍛造，加工成Φ210mm×750mm棒坯；棒坯在3150t水壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓，擠壓溫度為900℃，保溫20min，得到規(guī)格為Φ170mm×30mm×L的熱擠壓管。

利用電火花線切割機(jī)從TC18鈦合金管上切取金相及拉伸試樣。試驗選擇兩種熱處理制度：①固溶+時效處理780℃×1h/AC，然后分別在540、560、580、620℃保溫8h，空冷；②雙重固溶+時效處理840℃保溫1h，爐冷至750℃，保溫1h，空冷，然后分別在540、580、620℃保溫5h，空冷。并進(jìn)行顯微組織觀察和拉伸性能測試。試驗結(jié)果如下：

（1）采用固溶+時效熱處理，得到顯微組織為彌散分布的針狀α相，而采用雙重固溶+時效熱處理后，得到呈彌散分布的片層狀α相和等軸α相。隨著時效溫度的升高，兩種工藝處理的組織中初生α相均明顯減少。

（2）采用固溶+時效和雙重固溶+時效熱處理，TC18鈦合金管材的力學(xué)性均能滿足航空氣瓶的要求。