热等静压保温温度对TC4合金显微组织、力学性能及腐蚀行为的影响

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随着现代工业的快速发展,人们对钛合金材料的性能要求越来越高,以满足复杂条件下的应用。TC4作为应用最广泛的(α+β)型钛合金,一直广受关注。传统铸造、锻造及机械加工过程中生产成本高使其只能应用在高端领域。热等静压技术由于生产效率高、制备精度高、成本低以及成品多样性,逐渐被人们应用于TC4合金构件的制备。以往关于热等静压制备TC4合金的研究往往局限于单一的温度和压力,没有完整呈现不同热等静压温度下合金显微组织、物相比例及性能的变化规律。本文通过对不同热等静压保温温度下制备的TC4合金进行显微组织、力学性能、及电化学腐蚀结果表征,系统研究了热等静压保温温度对TC4合金组织力学性能的影响、热处理工艺对组织性能的影响以及微观组织对合金腐蚀行为的影响。通过分析热等静压保温温度对TC4合金显微组织、拉伸及压缩性能的影响,表明随着热等静压保温温度的升高,合金致密度逐渐增加,显微组织中β相的体积分数逐渐增加,且分布趋于均匀化;在120MPa、2h保压条件下,当热等静压保温温度高于800℃时,合金致密度可达99%以上,显微组织中无明显的孔洞等缺陷;随热等静压保温温度从800℃升高至920℃,合金的室温抗拉强度从942MPa降至920MPa,而拉伸应变从13.7%增加到18.1%;室温抗压强度由1280MPa降至1158MPa,应变量由14.5%增加至32.4%;β相的增加是合金强度降低、塑性增加的主要原因。将920℃/120℃/2h热等静压后具有较好综合力学性能的TC4合金用于后续热处理工艺的研究,通过改变加热温度与冷却速率,对比分析热处理后合金组织形貌与显微硬度可知:随热处理时加热温度和冷却速率的增加,合金显微硬度明显增加;1100℃保温1h后进行淬火的TC4合金硬度值可达391HV;在淬火过程中形成的块状α’-马氏体相使得TC4合金具有较高硬度。对致密度较高的800℃/120℃/2h、880℃/120℃/2h、920℃/120℃/2h三种热等静压后TC4合金进行电化学腐蚀测试,结果表明:热等静压工艺为920℃/120℃/2h的TC4合金具有最好的抗腐蚀性,其腐蚀电流为0.8613μA,综合阻抗为4.48MΩ;高的热等静压保温温度使得合金显微组织的均匀性和合金中β相体积分数较多,有效提高了合金的抗腐蚀性能。
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