TC25合金板材的热处理工艺

TC25钛合金是一种变形马氏体α+β两相热强钛合金，属Ti-Al-Zr-Sn-Mo-W-Si系，其名义成分为Ti-6.5Al-2Mo-1Zr-1Sn-1W-0.2Si。合金中含有Mo、W等高熔点的元素，热强性、耐热性很好，使用寿命可达3000h，是继TC11钛合金之后用量最大的高温钛合金之一，适合用来制造500～550℃工作温度下长时间使用的航空发动机零件。
TC25合金可加工成锻件、模锻件、棒材、板材和其它形式的产品。目前国内对该合金的棒材、锻件和模锻件的研究较多，但对板材工艺研究甚少。科研人员主要研究不同的热处理工艺对板材力学性能的影响，摸索出TC25合金板材合理的热处理工艺，为今后该合金板材的研制生产和推广应用提供参考。
试验采用经3次真空自耗重熔的TC25合金Φ508mm铸锭，用化学分析法分析铸锭的成分（质量分数，%）为Al6.2～7.2、Mo1.5～2.5、Zr0.8～2.5、Sn0.8～2.5、W0.5～1.5、Si0.10～0.25、C≤0.10、Fe≤0.15、H≤0.010、O≤0.15、N≤0.04，余量Ti。用金相法测定合金的相变点为（1020±10）℃。铸锭经3150t快锻机和3t电液锤开坯后，经热轧轧制成厚度7.0mm板材。板材取样经不同的热处理后按照GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》和GB/T5168-2008《α-β钛合金高低倍组织检验方法》进行力学性能与显微组织分析。不同热处理工艺为：普通退火（880～950℃）×1h，（空冷、油冷、水冷）；双重退火950℃×1h，空冷+560℃×6h，空冷。研究结果表明：
（1）TC25合金板材普通退火（950℃×1h，空冷）与双重退火（950℃×1h，空冷+560℃×6h，空冷）相比，普通退火的塑性高于双重退火。考虑TC25合金的塑性指标较高，故采用普通退火。
（2）TC25合金板材在880～950℃范围内，随着退火温度的升高，强度呈缓慢上升趋势，塑性先升高后降低。退火温度900℃时，强度、塑性可以良好匹配。
（3）通过不同冷却速度（空冷、油冷和水冷）下的强度、塑性对比，水冷条件下的强度、塑性最好。
（4）TC25合金板材的最佳热处理工艺为900℃×1h，水冷。