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TC4鈦合金相變溫度的測定與分析 |
[ 來源:搜鈦網(wǎng) | 作者:本站 | 發(fā)布時間:2018-10-19 | 瀏覽:802次 ] |
TC4鈦合金的應(yīng)用范圍較廣，并且應(yīng)用的領(lǐng)域均屬航空、航天工業(yè)，其對工藝的要求較高。在鈦合金工藝改造過程中需要對其進行熱處理，這需要分析鈦合金的相變溫度范圍，文中針對一種鈦合金試樣采用了三種方法測試，得出相變溫度值。
1.TC4鈦合金的性質(zhì)及相變溫度
TC4鈦合金（Ti-6Al-4V）的組成是由α和β兩相鈦合金組成，其優(yōu)點為：（1）工藝性強；（2）可塑性強；（3）可焊接和耐腐蝕。TC4鈦合金應(yīng)用廣泛，在我國主要體現(xiàn)在航空業(yè)和航天工業(yè)中。
對鈦和鈦合金的加工需要進行熱處理，所以TC4鈦合金的相變溫度的測定十分重要，也是TC4鈦合金處理工藝的應(yīng)用參數(shù)，處理時做熱加工處理，加工鈦合金，使其形成目的形狀，需要對鈦合金的適用溫度進行掌控，這也是在鈦合金熱處理工藝中氧和氮污染指標的重要參考依據(jù)。在鈦合金材料的使用工藝中，相變溫度或相變溫度范圍需要有準確的數(shù)值，而鈦合金的相變溫度數(shù)值隨著鈦合金的成分不同和加工歷史不同，每批原材料的相變溫度也不同。
2.TC4鈦合金相變溫度的測定與分析
2.1不同方法對相變溫度的測定
2.1.1計算法對相變溫度的測定
鈦合金相變溫度的變化是熱加工后對其中各元素的變化，通過計算法來推算其溫度變化，計算法能夠在連續(xù)升溫金相法中提供淬火溫度的選擇范圍[1]。
使用計算法對鈦合金相變溫度的測定公式為：
公式中885℃為單純鈦的相變溫度；W為各元素的質(zhì)量值；q為各元素對相變溫度的影響。
按照TC4鈦合金的化學成分和雜質(zhì)含量對相變溫度的影響，計算公式為：
鈦合金中成分的含量對相變溫度的影響作用如表1所示。
表1 鈦合金中成分的含量對相變溫度的影響作用
相類型 元素 質(zhì)量含量（ppm） 影響值（℃）
α相 Al 6.12±0.21 +14.5±0.2
N 0.01±0.02 +23.2±0.1
O 0.16±0.01 +5.5±0.5
C 0.012±0.11 +2.5±0.2
β H 0.005±0.110 -5.1±0.1
V 4.02±0.05 -15.0±0.2
Fe 122.0±1.21 -15.3±1.2
Si 0.01±0.12 -1.0±0.2
根據(jù)計算法推算出TC4鈦合金的相變溫度為885℃+（鋁）126.75℃-（釩）56.7℃-（鐵）2.01℃-（硅）0.1℃+（碳）4.4℃+（氧）34.0℃+（氮）5.5℃-（氫）1.1℃=995.7℃。
2.1.2差熱分析法對相變溫度的測定
差熱分析法是借助差熱分析儀對試樣進行分析，與在相同條件下的試樣進行對比，根據(jù)兩者的溫差變化關(guān)系建立曲線對比圖，對物質(zhì)狀態(tài)進行判定[2]。試樣采用空冷的冷卻方式，對消除變形應(yīng)力較難控制，所以在DSC試樣中存有殘余應(yīng)力，試驗開始后，溫度會逐漸升高，期間是殘余應(yīng)力的釋放，殘余應(yīng)力的釋放屬于放熱行為，所以試樣前階段DSC曲線會偏離基線，而向上放熱。
2.1.3連續(xù)升溫金相法對相變溫度的測定
在熱工藝操作中，根據(jù)計算法和差熱分析法得出的相變溫度值確定淬火溫度范圍，分別將溫度控制在980、985、990、995、1000、1005℃中，確定淬火溫度間隔為5℃。其α相的淬火溫度和臨近α相消失溫度之間的平均溫度便是相變溫度。
3.結(jié)論
綜上所述，TC4鈦合金的應(yīng)用范圍較廣，其制作工藝過程需要對鈦合金進行熱處理工藝，因此，需要了解鈦合金的相變溫度值。本文通過三種測試方法測試到試樣鈦合金的相變溫度范圍，其測量值差異不大，每種方法均能夠提供準確數(shù)據(jù)，但操作方法各有千秋。最終得出，TC4鈦合金的相變溫度平均值為998℃。
參考文獻：
[1]周利，劉會杰.臨時合金元素氫對TC4鈦合金攪拌摩擦焊接頭微觀組織和力學性能的影響[J].稀有金屬材料與工程，2013，02（03）：500-506.
[2]朱紅，廖鴻.鈦合金α+β/β相變點的幾種測試方法探討[J].現(xiàn)代機械，2013，06（03）：85-87.
[3]黃劍鋒.高強高塑TC4鈦合金板材熱軋與熱處理的組織和性能研究[D].昆明：昆明理工大學，2013.
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