钛及钛合金拥有比强度高、
、、生物兼容性好、
、、无磁性以及密度小等众多优异机能，使得钛及钛合金在生物 工程、
、、化工、
、、海洋工程等多个领域均有极度宽泛的利用［1，2］。TA10钛合金是一种常见的近α型钛合金， 该合金的名义成分是Ti-0.3Mo-0.8Ni，属于中等强度钛合金，其拥有优良的耐侵蚀以及优异的焊接机能，在 化工领域被宽泛利用［3，4］。TA10钛合金通常必要经过热处置工艺处置后进行使用，分歧的热处置工艺以 及热处置参数均会扭转合金组织结构，而组织结构的扭转则会影响合金的力学机能。固然目前对TA10钛合金 的热处置工艺钻研较多，但大无数钻研均是以固溶时效、
、、退火工艺为主，而对其它的热处置工艺钻研较少， 故本文设定分歧温度对TA10钛合金进行加热处置，随后进行随炉冷却。

通过深刻钻研炉冷处置，能够添补TA10钛合金热处置工艺在这一钻研中空缺。此外，在现实工程出产中 ，相较于急剧冷却步骤，随炉冷却越发节能，由于其不必要额外的冷却设备或大量能量来进行急剧降温，故 钻研炉冷温度对TA10钛合金微观组织与拉伸机能的影响，即可对TA10钛合金的进一步利用提供理论支持，又 可为该合金在工程出产的热处置加工做出新的参考。

1、
、、试验资料与步骤

本文选择试验资料是直径为150mm的TA10钛合金棒材，棒材的具体化学成分（质量分数，％）为：：： Mo0.294，Ni0.77，O0.043，Fe0.066，Ti余量。测得TA10钛合金棒材的相转变点为890℃，凭据相转变温 度，设定合金加热温度别离为840℃、
、、860℃、
、、880℃、
、、900℃，其平别离蕴含了单相区温度与两相区温度。待 合金加热到设定温度后持续保温2hｈ，随后进行随炉冷却（使用FC暗示）。

对经热处置后棒材进行微观组织观察与室温拉伸机能测试，其中合金的微观组织在型号为OlympusPMG3 的光学显微镜下观察并拍照，室温拉伸试验在型号为INSTRON的电子拉伸试验机测试，拉伸状貌的断 口微观描摹观察使用型号为JSM-6390的扫描电子显微镜进行观察。

2、
、、试验了局与分析

2.1　微观组织描摹

图1为TA10钛合金经分歧炉冷温度处置后的微观组织。由图可知，当炉冷温度为840℃时，此时组织由大 量的初生α相（地位Ａ）与β转变组织（地位Ｂ）组成，β转变组织中蕴含大量描摹极度藐小的次生α相， 大量初生α相相连在一路形成块状组织。当炉冷温度升高至860℃时，组织中初生α相描摹起头逐步等轴化 ，β转变组织含量减小，次生α相显著长大，由藐小针状描摹转变为棒状描摹。进一步提高炉冷温度至880 ℃，发现此时组织中初生α相描摹均以等轴状为主，并由大量藐小棒材的次生α相在基体上均匀散布。当炉 冷温

度升高至900℃后，由于此时温度已经达到单相区温度，故此时组织中的初生α相齐全隐没，组织中出 现晶界α（地位Ｃ），并有粗壮β晶粒出现，在β晶粒内部出现大量的α集束，α集束出现藐小条状，平行 或者交叉散布在β晶粒中。

合金在加热过程中，组织中产生α→β相转变，加热温度越高，其转变越充分。当温度升至单相区后， 组织中α相齐全转变为β相［5］。当加热温度为两相区时，组织中部门α相转变为β相，别的一部门不变 ，在冷却过程中产生β→α相转变，故此时组织中α相由两部门组成。又由于炉冷的冷却速度极度缓慢，较 慢的冷却功夫会使组织中新形成的α相充分长大，其会与原始存在的初生α相融为一体［6］，故导致图1（ ａ）组织中的初生α相为大块状。当加热温度升高后，组织中原始初生α相含量降低，析出的次生α相增长 ，较高的温度以及较慢的冷却速度使得次生α相长大，形成图1（ｃ）中的棒材描摹。当加热温度为单相区 时，组织中α相齐全转变为β相，随后的随炉冷却过程中，组织中均是析出的次生α相，在炉冷过程中逐步 长大，最终形成图1（ｄ）中的α集束描摹。由此可知，随着炉冷温度的不休升高，合金的组织类型由等轴 组织（图1（ａ）（ｂ））转变为双态组织（图1（ｃ）），当加热温度达到单相区后，组织转变粗片层β转 变组织（图1（ｄ））。

2.2　拉伸机能

图2为TA10钛合金经分歧炉冷温度处置后的室温拉伸机能。由图可知，随着炉冷温度的不休升高，合金 强度随之升高，而合金的塑性随着炉冷温度的升高而降低。其中，合金的抗拉强度Rm由452MPa升高至511MPa ，屈服强度Rp0.2由348MPa升高至401MPa，合金的断后伸长率Ａ％由3７％降低至13％。

由图1可知，炉冷温度的扭转会影响合金的微观组织描摹，而分歧的组织描摹又会对合金拉伸机能起到 分歧的作用。有关文件指出［7］，微观组织中初生α相含量会影响合金的力学机能，初生α相含量越多， 则合金的塑性机能越优异，这是由于初生α相的晶体取向为无序散布，试样在进行拉伸过程中可能激活组织 中较多的滑移系，使得微观组织的协调机能增长，即塑性越发优异，故炉冷温度在升高过程中，初生α相含 量逐步削减的同时，合金塑性降低。

而组织中次生α相的含量与描摹是影响合金强度的重要成分［8］，这是由于次生α相的描摹极度藐小 ，当试样在进行拉伸变形时，次生α相故障组织中的位错滑移，导致产生位错塞积景象，必要施加更大的外 应力才可能使得滑移持续进行，故导致合金的强度增长。固然图1（ｃ）中的次生α相描摹较图1（ａ）中更 大，这会导致产生的强化成效降低，但由于图1（ｃ）中次生α相含量更多，且初生α相含量更少，在二者 综合作用下，使得其强度更大。结合图1与图2可知，等轴组织强度最小但塑性最佳，粗片层β转变组织的强 度最大塑性较差，双态组织拥有较为优异的综合力学机能。

2.3　拉伸断口微观描摹

图3为TA10钛合金经分歧炉冷温度处置后的室温拉伸断口微观描摹。由图可知，当炉冷温度为840℃与 860℃时（图3（ａ）（ｂ）），此时的断口微观描摹均是以大量的韧窝（地位Ｄ）组成，韧窝以等轴状为主 ，且尺寸较大的韧窝中还蕴含肯定数量的小韧窝。随着炉冷温度升高至880℃时（图3（ｃ）），发现此时组 织中的韧窝数量有所削减，且出现了大量的藐小微裂纹。当炉冷温度升高至900℃时（图3（ｄ）），此时温 度已经达到单相区温度，断口微观描摹不再以韧窝描摹为主，而是以岩石状为主，且在岩石状描摹理论散布 着大量的藐小韧窝，韧窝的尺寸减小且深度较浅，并发现微裂纹（地位Ｅ）数量增长，且有极度显著的扯破 棱（地位Ｆ）出现。

韧窝是体现合金塑性机能的重要成分之一［9］，当韧窝数量较多且尺寸较大时，合金塑性机能优异， 而当韧窝数量较小且尺寸削减时，合金塑性机能降低，该景象与图2中的力学机能趋向相一致。而岩石状形 貌是由于组织中出现粗壮β晶粒所致，合金在产生断裂的过程中，裂纹会沿着β晶粒的晶界产生断裂，最终 形成岩石状描摹，而微裂纹是由于组织中析出大量次生α相，裂纹扩大在过程中与次生α相相遇时，裂纹扩 展蹊径除了向前扩大外，还会向垂直裂纹扩大方向进行延长，导致微裂纹出现，故扯破棱与微裂纹的出现均 意味

着合金强度升高。

3、
、、结论

（1）炉冷温度会影响组织中初生α相与次生α相的含量，随着炉冷温度的不休升高，初生α相含量降 低，而次生α相含量升高，同时合金的组织类型由等轴组织转变为双态组织，最后转变粗片层β转变组织。

（2）随着炉冷温度的不休升高，合金强度随之升高，而合金的塑性随着炉冷温度的升高而降低。其中 ，合金的抗拉强度R_m由452MPa升高至511MPa，屈服强度R_p0.2由348MPa升高至401MPa，合金的断后伸长率Ａ％由37％降低至13％。

（3）炉冷温度为两相区时，拉伸断口微观描摹由大量的等轴状韧窝组成，炉冷温度为单相区时，断口 描摹以岩石状为主，在炉冷温度升高过程中，断口描摹中微裂纹数量增长，且有扯破棱出现。

参考文件

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