新型高强亚稳β钛合金板材及其加工工艺

1984 编辑：中冶有色技术网来源：陈立佳、张浩宇

2021-12-30 16:22:13

成果简介：
开发了一种新型高强亚稳β钛合金，通过Fe、Cr等廉价β稳定元素的添加，实现了对部分昂贵β稳定元素的替代，在保证合金Mo当量及β稳定系数与常用商业牌号TB系列亚稳β钛合金相当的同时，大幅度降低了合金在原料方面成本。

优化了合金的热轧工艺，在特定的开轧温度、道次压下量、轧制速度、终轧温度等热轧工艺窗口下，并辅以适当的轧后冷却路径，实现了对β晶粒尺寸及β相稳定性的调控，制备出得合金板材，如图1所示，其β晶粒尺寸适当，且其β相稳定性特别适宜后续热处理过程中的第二相析出，合金组织如图2所示。

图1 合金热轧板材实物图

图2 热轧态合金EBSD图像

优化了合金热处理工艺，通过时效温度、时效时间以及热处理后冷却路径的调整，可对晶内析出相的尺寸和间距实现大范围的调整，晶内析出相的尺寸最小可达50nm以下同时间距可达100nm以下，从而使合金的强度提高至1500MPa以上；通过热处理工艺参数对析出相在晶内和晶界处的分布、形貌和尺寸进行协同控制后，合金在保证抗拉强度达到1100MPa的同时断后伸长率仍达12%，强塑积达13GPa∙%。此外，经过热处理的合金在模拟海水环境下的应力腐蚀敏感值均高于0.8，表明该合金具有良好的抗应力腐蚀性能。

a 晶内析出相TEM图像 b 晶界析出相TEM图像

图3 热处理后合金的TEM图像

本技术在降低亚稳β钛合金成本的同时保障合金具有良好的强塑性匹配，且具有良好的抗应力腐蚀性能，在兼顾轻量化、材料性能和生产成本的航空航天、兵器和海洋工程领域均具有广阔的应用前景。

专家简介：
陈立佳：教授，博导，沈阳工业大学研究生院院长。辽宁省百千万人次工程百层次人选。主要从事轻质金属材料的成形工艺及其组织、结构与性能（包括拉伸、疲劳、超塑性）以及工程结构材料的疲劳与断裂行为方面的研究工作。近年来承担了国家自然科学基金委员会钢铁联合基金重点项目1项、辽宁省科技攻关计划1项、辽宁省自然科学基金1项、辽宁省重点实验室专项资金计划1项、辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目1项、辽宁省高校重点实验室项目1项以及上海宝钢、上海泛亚汽车技术中心有限公司和沈阳东基集团等企业委托课题9项。已在国内外学术期刊上发表论文190余篇，其中SCI、EI收录论文120余篇；获省部级科技进步二等奖2项、三等奖4项，获国家发明专利授权4项。

张浩宇：副教授，硕导，沈阳工业大学材料科学与工程学院金属材料工程专业主任。辽宁省“百千万人才工程”万层次人选。主持国家自然科学基金青年科学基金项目1项、国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目(合作单位)1项、辽宁省“揭榜挂帅”科技攻关项目1项、辽宁省教育厅科研项目2项、国家级/省级重点实验室开放课题2项、企事业单位委托项目4项。参加国家自然科学基金、国家国际科技合作项目、辽宁省自然科学基金、沈阳市重大科技成果转化等项目7项。获辽宁省教材建设奖1项、沈阳市科技进步奖1项。发表论文30余篇，其中作为第一作者或通讯作者16篇。作为第一发明人获授权发明专利2项。