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2022
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冷却方式对 TC16 钛合金丝材组织与力学性能的影响
作者：李峰丽 张明玉 于成泉 岳旭等
作者单位：新疆湘润新材料科技有限公司
文章来源：材料热处理学报
我部摘要：首先分别对在单相区(880 ℃)和两相区(840 ℃)加热保温 2 h 后的 TC16 钛合金丝材进行 3 种不同方式的冷却处理(水冷、空冷、炉冷)，随后采用光学显微镜、扫描电镜、X 射线衍射、拉伸性能测试以及冲击性能测试等研究了该合金经不同方式冷却处理后的组织和力学性能。
结果表明：当加热温度位于两相区时(840 ℃),合金的组织由等轴 α 相构成,当加热温度位于单相区时(880 ℃),组织中等轴 α 相完全消失,并出现 β 晶粒。3 种冷却方式中，经空冷处理后，合金的强度最高，水冷次之，炉冷最低,而冲击性能与强度相反，在塑性方面，经水冷处理后，合金的塑性最佳，炉冷次之，空冷最差。合金在两相区加热保温 2 h 后以不同方式冷却处理后，拉伸和冲击断口微观形貌均以韧窝和解理面为主，其中炉冷试样的冲击断口形貌中具有较多二次裂纹，经单相区加热后，空冷试样的拉伸和冲击断口形貌产生较大变化，出现结晶状和河流状形貌。
关键词：TC16 钛合金 冷却方式 微观组织 力学性能
合金的热处理工艺
(a) 拉伸试样示意图(mm); (b) 冲击试样示意图(mm); (c) 拉伸与冲击试样实物图
合金在不同温度保温 2 h 后以不同方式冷却后的微观组织
(a1, b1,c1) 840 ℃ ; (a2, b2,c2) 880 ℃ ; (a1, a2) 水冷; (b1, b2) 空冷; (c1, c2) 炉冷
合金在不同温度保温 2 h 后以不同方式冷却后的 XRD 图谱
(a1, b1,c1) 840 ℃ ; (a2, b2,c2) 880 ℃ ; (a1, a2) 水冷; (b1, b2) 空冷; (c1, c2) 炉冷
合金在不同温度保温 2 h 后以不同方式冷却后的拉伸性能
(a) 抗拉强度; (b) 断后伸长率; (c) 断面收缩率; (d) 工程应力应变曲线
合金在不同温度保温 2 h 后以不同方式冷却后的冲击性能 (a) 冲击韧性; (b) 冲击吸收能量
合金在不同温度保温 2 h 后以不同方式冷却后的裂纹扩展路径
(a1, b1,c1) 840 ℃ ; (a2, b2,c2) 880 ℃ ; (a1, a2) 水冷; (b1, b2) 空冷; (c1, c2) 炉冷
合金在不同温度保温 2 h 后以不同方式冷却后的拉伸断口微观形貌
(a1, b1,c1) 840 ℃ ; (a2, b2,c2) 880 ℃ ; (a1, a2) 水冷; (b1, b2) 空冷; (c1, c2) 炉冷
合金在不同温度保温 2 h 后以不同方式冷却后的冲击断口微观形貌
(a1, b1,c1) 840 ℃ ; (a2, b2,c2) 880 ℃ ; (a1, a2) 水冷; (b1, b2) 空冷; (c1, c2) 炉冷
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