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TB6钛合金是一种亚稳定β钛合金,因其具有高的比强度、良好的断裂韧性、较低的锻造温度、以及良好的淬透性能和抗应力腐蚀能力,故广泛运用于航空锻件、生物医药和体育用品。TB6钛合金的性能很大程度上取决于相组成和组织形态,而热处理工艺和预冷变形方式对合金的相变行为、组织形态、力学性能等产生了很大影响。为研究TB6钛合金室温塑性机制,以期获得最具变形潜力的工艺,本文利用热处理炉、力学试验机、OM、TEM、XRD、SEM等设备和分析手段,研究了TB6钛合金固溶、时效、预变形和冷却速度对材料的组织和性能的影响规律。主要研究内容与结论有:(1)通过采用金相法确定相变点温度,测得β转变温度约为790±5℃。随着固溶温度的增加和固溶时间的延长,αp含量逐渐减少,当超过相变点,αp转变完成,粗大的等轴β晶粒内生成淬火马氏体。因拉伸过程产生了应力诱发马氏体相变,故材料在810℃固溶1h可以获得最佳的力学性能,也具有很好的变形潜力。(2)研究了时效工艺对TB6合金组织和塑性的影响规律,结果发现在单相区固溶后时效,β晶粒内析出次生α,并随着时效温度的升高和时效时间的延长,次生α相不断长大,降低了Orawan效应使材料在650℃固溶6h获得最佳的综合力学性能。(3)研究了预变形量对材料组织和塑性的影响规律,结果表明:随着预变形量的增加,β晶界变得模糊不清。材料在拉伸过程产生了应力诱发马氏体相变。在相变诱发塑性和孪晶诱发塑性的共同作用下材料在5%预变形条件下获得最好的综合力学性能,故适当的预变形工艺可以在提高塑性的同时不损害强度。(4)研究了冷却速度对TB6钛合金的组织和塑性的影响规律。结果表明:当冷却速度较快时,β来不及析出α相,而生成淬火马氏体。拉伸过程中,亚稳定的β相产生应力诱发马氏体相变为材料带来较高的塑性。当冷速减慢后,材料完成β→α的转变,α相形貌平直、粗大,增加了位错滑移距离,造成材料的低塑性。故水冷条件下材料获得最佳的力学性能。