TC16(Ti-3Al-5Mo-4.5V)鈦合金是一種緊固件專用鈦合金，具有比強(qiáng)度高，對(duì)缺口、扭轉(zhuǎn)等應(yīng)力集中敏感性小，耐蝕性良好和無(wú)磁性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。TC16鈦合金緊固件主要有熱鐓和冷鐓兩種制備方法，采用冷鐓技術(shù)不需要使用加熱設(shè)備和保護(hù)介質(zhì)，生產(chǎn)效率高，而且生產(chǎn)的TC16鈦合金緊固件力學(xué)性能好，精度高，表面質(zhì)量好，特別適合大批量生產(chǎn)。研究表明，材料的冷鐓變形能力與塑性、剪切強(qiáng)度和組織有關(guān)。吳崇周、李興無(wú)等認(rèn)為TC16鈦合金網(wǎng)籃組織和等軸組織在一定條件下都可以按1:4的冷鐓比進(jìn)行冷鐓。由于在工業(yè)化生產(chǎn)中等軸組織比網(wǎng)籃組織更易控制，因此本工作主要通過(guò)調(diào)整具有等軸組織的TC16鈦合金棒材的熱處理制度來(lái)優(yōu)化棒材的顯微組織和力學(xué)性能，為工業(yè)化生產(chǎn)提供借鑒。

采用熱軋方式制備的TC16鈦合金棒材通常需要通過(guò)熱處理消除殘余應(yīng)力，軟化合金，改善綜合性能。研究表明，退火時(shí)TC16鈦合金的塑性因再結(jié)晶程度增加而提高，而后隨著晶粒的長(zhǎng)大而降低5。在兩相區(qū)較低溫度下熱處理時(shí)，由于只發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，晶粒仍然很細(xì)小，其塑性較好，強(qiáng)度也較高。因此，TC16鈦合金棒材的熱處理溫度一般選擇780°C左右。

TC16鈦合金棒材加工態(tài)與不同溫度雙重?zé)崽幚砗蟮氖覝亓W(xué)性能對(duì)比圖。從圖5b可以看出，經(jīng)雙重?zé)崽幚砗螅S著第二級(jí)退火溫度的下降，TC16鈦合金棒材的室溫強(qiáng)度呈現(xiàn)遞增的現(xiàn)象，而塑性呈現(xiàn)遞減的現(xiàn)象。從圖3中的顯微組織可以看出，經(jīng)過(guò)雙重?zé)崽幚砗螅诙?jí)溫度越低，晶粒越細(xì)小，使得強(qiáng)度上升，但由于組織均勻性較差，導(dǎo)致塑性下降。將雙重?zé)崽幚砗蜖t冷處理的TC16鈦合金小棒材的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，雙重?zé)崽幚砗骉C16鈦合金棒材的強(qiáng)度明顯高于爐冷處理，但塑性有所降低，尤其是第二級(jí)退火溫度為550°C時(shí)。這與初生a相的比例和等軸化程度有關(guān)。

TC16鈦合金棒材加工態(tài)與780C保溫2h、不同方式冷卻后的室溫力學(xué)性能對(duì)比圖。可以看出，不同的冷卻方式對(duì)TC16鈦合金棒材抗拉強(qiáng)度Rm和剪切強(qiáng)度t的影響不明顯，但水冷時(shí)塑性指標(biāo)4和Z出現(xiàn)極小值。這與冷卻過(guò)程中馬氏體的分解和次生相的析出有關(guān)，水冷時(shí)馬氏體未發(fā)生分解，次生相來(lái)不及析出（見圖4),導(dǎo)致塑性下降。TC16鈦合金棒材在780C保溫2h,爐冷至530C后空冷的綜合性能較好。

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