双重退火对BT25钛合金组织与性能的影响

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钛合金是当代先进飞机和航空发动机的重要结构材料之一，要有效提高航空发动机和火箭的推重比，必须使用高比强度耐热钛合金。目前，国内普遍使用的TC4、TC6、TC11等钛合金，其最高使用温度一般都不超过450℃，此类钛合金的高温性能已难以满足当前发动机的使用要求。

BT25钛合金属于Ti-Al-Zr-Sn-Mo-W-Si系马氏体α+β型变形热强钛合金，由于合金元素中含有高熔点的钨,大大提高了该钛合金的热强性，从而有效提高了该合金的使用温度（最高550℃）和工作寿命。据报道，BT25合金在500℃的工作时间可达6000h，在550℃可达3000h。因此BT25是发动机用热强钛合金的理想材料。BT25合金制造的半成品有锻件、模锻件、棒材等。目前国内对BT25钛合金的公开报道大多集中在BT25的冶炼和棒材制备等方面。科研人员研究了退火温度对BT25钛合金组织与性能的影响，为获得良好综合性能提供参考。

采用轧制棒材对退火工艺进行研究。材料规格为Φ16.5mm，化学成分（wt%）为6.2～7.2Al、1.5～2.5Mo、0.8～2.5Zr、0.8～2.5Sn、0.5～1.5W、0.10～0.25Si，余量为Ti。利用金相法测得此合金的α+β/β转变温度为1010～1020℃，在转变温度附近分别进行两相和单相退火。用4XB-TV型金相显微镜观察热处理前后合金的微观组织，用WDW-50微机控制电子式万能试验机测试拉伸性能。

BT25钛合金既可以采用单一退火也可以采用双重退火。单一退火是把合金加热到适当温度保温一定时间后冷却；而双重退火则是先将合金加热到适当温度（简称为“第1退火温度”）保温一定时间冷却后再重新加热到一定温度（简称为“第2退火温度”）保温一定时间后冷却。研究结果如下：

(1)双重退火具有一定强化作用，室温和高温强度都高于单一退火，但塑性略差。

（2）双重退火时，随着第1退火温度的提高，初生等轴α相颗粒逐渐增大，含量减少，次生α相增多增大。合金的强度降低，塑性及韧性提高。

（3）双重退火时，随着第2退火温度的升高等轴α相尺寸稍有增大，球化程度进一步提高，次生α片层也更加粗大。合金强度、塑性及韧性变化不大，高温性能稳定。

（4）BT25钛合金采用940～980℃×1h，空冷+530～560℃×6h，空冷的双重退火工艺可以获得较佳的显微组织和良好的综合性能，能充分发挥该合金的热强性潜力。