淬火时效热处理对Ti-3Al-5Mo-4.5V合金显微组织与力学性能影响的研究

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通过淬火后时效热处理过程中析出第二相(α相或者ω相)是α+β两相钛合金与亚稳β钛合金主要的强化方法。钛合金中出现的应力诱发马氏体相变对钛合金的力学性能具有重要的影响,因此关于钛合金应力诱发马氏体相变临界诱发应力的影响因素,以及通过适当的热处理工艺对应力诱发马氏体相变的调控机理一直都是研究的热点。本文将Ti-3Al-5Mo-4.5V双相钛合金在750℃与800℃进行淬火热处理,分别得到了不含淬火马氏体相与含有淬火马氏体相的两种淬火组织。淬火后的样品在不同的条件下进行时效热处理,利用SEM,XRD,TEM等先进表征技术,系统地研究了不同时效处理对合金显微组织衍生的影响。通过室温拉伸实验与硬度测试分析了不同时效处理对合金力学性能的影响,研究了时效条件对合金应力诱发马氏体相变临界诱发应力的影响作用。结果表明,750℃淬火样品与800℃淬火样品在拉伸过程都会发生应力诱发马氏体相变。750℃淬火在400℃以下温度时效时会析出时效ω相,完全抑制了变形过程中的应力诱发马氏体相变,显著地提高了合金的强度与硬度。750℃淬火样品在450℃与500℃时效时析出时效α相,随着时效温度升高,时效α相尺寸增大,使合金的强度与硬度降低,塑性提高。800℃淬火样品在不同温度时效时没有发现时效ω相,淬火过程中形成的α"马氏体在450℃以上温度时效时分解。在300℃以下温度时效后,拉伸变形过程中会发生应力诱发马氏体相变,同时应力诱发马氏体相变的临界诱发应力会随着时效温度的升高、时效时间的延长而提高。在350℃时效时,亚稳β相的时效强化作用显著增强,使合金强度与硬度显著提高,塑性丧失,合金在拉伸过程中发生脆断。在450℃时效时,由于淬火马氏体分解产生更多的时效α相,使合金的强度与塑性同时提高。在500℃时效时,由于时效α相尺寸增大,合金的强度与硬度降低,塑性提高。
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