在鈦合金中，由于β鈦合金具有高的比強(qiáng)度且強(qiáng)度與斷裂韌性匹配良好等優(yōu)點(diǎn)，引起了人們極大的關(guān)注，成為了航空航天領(lǐng)域最具應(yīng)用前景的材料之一。經(jīng)過了十多年的研究和應(yīng)用，β鈦合金已快速進(jìn)入航空航天領(lǐng)域并形成了一定的規(guī)模。由于時(shí)效析出的α相細(xì)小，使得β鈦合金的強(qiáng)度很高，但塑性較差。例如，第一個(gè)商業(yè)化的應(yīng)用是洛克希德公司SR-71“黑鳥”飛機(jī)的β鈦合金鍛件Ti-13V-11Cr-3Al，其抗拉強(qiáng)度達(dá)1 240 MPa，但延伸率僅有2%，目前已被β-C合金所替代。另一個(gè)典型的β鈦合金是Timetal 555，主要被應(yīng)用于制造起落架用的鈦合金鍛件和緊固件，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)1 517 MPa，但塑性很差。β鈦合金的強(qiáng)度和塑性強(qiáng)烈地取決于顯微組織的結(jié)構(gòu)和形貌特征。時(shí)效產(chǎn)生的次生α相彌散的分布于原始β基體上，會阻礙位錯(cuò)的增殖和滑移而起到強(qiáng)化作用，其強(qiáng)度的大小取決于次生α相的尺寸和體積分?jǐn)?shù)，而塑性的大小則取決于初生α相的形貌特征。
本研究針對一種新型β鈦合金Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe，將該合金分別在（α+β）兩相區(qū)和β單相區(qū)進(jìn)行固溶處理，然后再在440、480、520、560 ℃進(jìn)行8 h的時(shí)效處理。研究結(jié)果表明：Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe合金在（α+β）兩相區(qū)固溶后再進(jìn)行時(shí)效處理，晶界處析出的初生α相會阻礙β晶粒的長大；相反，當(dāng)固溶溫度迅速升高至β轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上溫度后，β晶粒會迅速長大。在時(shí)效處理過程中，時(shí)效析出的次生α相的尺寸大小和體積分?jǐn)?shù)對時(shí)效溫度十分敏感。時(shí)效溫度越高，次生α相的尺寸越大，而體積分?jǐn)?shù)則越小。另外，合金的強(qiáng)度對時(shí)效析出的次生α相的尺寸和體積分?jǐn)?shù)也十分敏感。無論是在β單相區(qū)還是（α+β）兩相區(qū)固溶后，當(dāng)在較低的溫度440 ℃進(jìn)行8 h時(shí)效處理后，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)1 600 MPa，對顯微組織的觀察發(fā)現(xiàn)，此時(shí)的細(xì)小次生α相彌散分布于β基體上。β晶界處析出的α相會造成合金內(nèi)部局部應(yīng)力集中而引發(fā)晶間脆斷，這也是該合金強(qiáng)度很高、塑性很低的主要原因之一。
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