（1）固溶溫度對剪切強(qiáng)度的影響 通過對6組試樣在920-980℃內(nèi)固溶+540℃×4h時效后，將試樣加工成φ600-0.03mm剪切試棒，進(jìn)行開放式雙剪試驗，剪切強(qiáng)度如圖2所示。
通過試驗可以發(fā)現(xiàn)，在相同的標(biāo)準(zhǔn)時效制度下，隨著固溶溫度的升高，Ti-6AI-4V材料的剪切強(qiáng)度整體呈正比升高。在920- 950℃的固溶溫度范圍內(nèi)，隨著固溶溫度的升高，剪切強(qiáng)度增加相對緩慢，且無法達(dá)到某型航機(jī)零件要求的γ≥670MPa。在950-980℃的固溶溫度范圍內(nèi)，隨著固溶溫度的升高剪切強(qiáng)度增加明顯，960℃固溶時剪切強(qiáng)度達(dá)到了678MPa，980℃固溶更是達(dá)到了700MPa以上，相比某型航機(jī)零件的剪切強(qiáng)度要求有了足夠的富余量。
因此可見，為滿足設(shè)計要求，應(yīng)選擇固溶制度為：970℃固溶+540℃時效處理。
（2）固溶溫度對顯微組織的影響 將6組試樣用電木粉鑲嵌拋光后，對試樣進(jìn)行腐蝕并進(jìn)行顯微組織(500x)檢查，如圖3所示。
通過顯微組織分析，在920- 970℃固溶處理的試樣，顯微組織是由層片狀組織和等軸狀組織共同組成的雙態(tài)組織，表現(xiàn)為β基體上分布著等軸的初生α相及細(xì)針狀次生α相，隨著溫度的升高初生α組織的數(shù)量減少而針狀α組織數(shù)量增多。從圖3可看出，920℃固溶后，初生α相面積比接近50%，但當(dāng)固溶溫度升高到950℃時，初生α相比例降至30%左右，初生α相形態(tài)和尺寸無明顯變化；固溶溫度升高到970℃時，等軸初生α相比例進(jìn)一步降至15%左右，且可以清晰地看出部分等軸初生α相變小以及即將溶解的形態(tài)；當(dāng)固溶溫度升高至980℃，等軸初生α相基本消失，基體變成了大晶粒β相的片層組織，說明該溫度已很接近β相變點。
不同的顯微組織對鈦合金的力學(xué)性能有著強(qiáng)烈的影響：①等軸狀組織往往具有高的塑性和疲勞強(qiáng)度，并易于超塑性變形。②片層組織具有高的斷裂韌性、優(yōu)異的抗蠕變性能和抗疲勞裂紋擴(kuò)展性能。③雙態(tài)組織綜合了層狀和等軸組織的優(yōu)點，具有優(yōu)良的綜合性能。對于α+β型鈦合金，固溶處理的目的是為了得到馬氏體α’，α’’， ω和少量亞穩(wěn)定β相，并控制初生α相的百分含量來調(diào)整強(qiáng)度，固溶溫度一般在β轉(zhuǎn)變溫度以下。Ti-6AI-4V合金的力學(xué)性能與初生Ⅸ相數(shù)量和形態(tài)有密切關(guān)系，一般來說，初生a相含量越多，室溫拉伸塑性和疲勞性能越好；初生α相數(shù)量越少，則高溫持久、蠕變和斷裂韌度越好。為了獲得優(yōu)異的綜合性能，初生α相含量通常希望控制在15% - 50%。試驗中，隨著固溶溫度的升高，在960℃固溶后，顯微組織中隱約出現(xiàn)了細(xì)小次生針狀α相。次生針狀Ⅸ相是在固溶過程中溶解的初生α相在冷卻過程中形成的，次生α相形核后向β相內(nèi)生長，形成α束域或α叢，形狀呈細(xì)小針狀分布。α叢的大小受許多因紊影響，加熱溫度越高，保溫時間越長，β穩(wěn)定元素含量越大，β相變點越低，α叢越大。次生針狀α相對強(qiáng)度的提高有促進(jìn)作用。
在試驗中，970℃固溶后，初生α相的數(shù)量顯著下降，占比約15%，次生α相明顯析出；980℃固溶后，在α+β基體分布粗大片狀或針狀α相，整齊地分布在β晶粒內(nèi)部，等軸α相已消失，β相晶粒也顯著長大，晶界變粗變淡，是典型的魏氏組織或片層組織。魏氏組織的強(qiáng)度較高，但塑性很差，對緊固件不適用。
由此可見，為滿足設(shè)計要求，應(yīng)選擇固溶制度為：970℃固溶+540℃時效，組織一般為基體上分布著15%左右初生α相的雙態(tài)組織。
（3）驗證 通過上述分析，采用970℃固溶+540℃時效的工藝生產(chǎn)了一批零件對零件進(jìn)行力學(xué)性能檢查，完全滿足某型航機(jī)高鎖螺栓αβ≥1100MPa，r≥670MPa的要求。
3．結(jié)語
通過試驗，找出了固溶溫度對Ti-6AI-4V剪切性能和顯微組織的影響，并得出以下結(jié)論：
（1）在固溶溫度920-970℃內(nèi)，隨著溫度的升高，剪切強(qiáng)度從643MPa顯著提高至
692MPa，提升幅度為7.6%。
（2）在固溶溫度920-970℃內(nèi)，隨著溫度的升高，顯微組織中的等軸初生α相數(shù)量
從50%莊右減少至15%左右，在960℃以上有細(xì)小的次生針狀α相析出。當(dāng)980℃固溶時，等軸初生α相徹底消失，并形成粗針狀α相。
（3）經(jīng)970℃固溶+540℃時效處理的Ti-6AI-4V零件能滿足某型航機(jī)高鎖螺栓αβ≥1100MPa、r≥670MPa的要求。
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