Ti20Nb鈦鈮合金棒的熱處理特性及工藝

鈦和鈮都是20 世紀中期發展起來的重要稀有金屬，在耐蝕、耐高溫、超導、生物相容性等方面具有優異特性。Ti47Nb 可作為二級串聯戰斗部的前級藥型罩備選材料， TiNb 記憶合金作為生物醫用材料具有廣闊的應用前景， Ti45Nb 合金作為一種鉚釘材料在空客和波音飛機上被大量應用， Ti53Nb合金主要用于制備超導線材料。Nb 元素是鈦合金的β 相穩定元素，當鈦合金Mo 當量＞2.8，即Nb 元素的質量分數＞10 時，能形成β 型鈦合金。隨著Nb 質量分數的增加， 鈦合金β 相形成能力逐漸增強，當Nb 元素質量分數＞42 時，合金即使在水淬條件下也可得到單一的β 相， 而當Nb 元素質量分數＜42 時，不同的熱加工工藝和熱處理會有不同的第二相析出。Ti20Nb 是某公司最新研發的一種β 鈦合金，具有低彈性模量、中等強度、高韌性、高疲勞強度和抗腐蝕性， 是一種綜合性能良好的新型鈦合金。為了解該合金的加工性能，及其與組織和性能之間的關系， 本文針對Ti20Nb 的擠壓棒材進行了相變點以上和相變點以下的不同熱處理制度， 同時對擠壓棒材進行不同加工率的徑鍛， 對徑鍛后的棒材進行退火熱處理，探索其加工率、力學性能、硬度和顯微組織以及斷口形貌之間的影響機理， 為指導生產提供理論依據。

鈦鈮合金棒的工藝特點：

1、 鈦鈮合金擠壓棒材在相變點以上固溶處理時，組織長大明顯，在大塊的β 相內有顯著的針狀馬氏體組織。隨著徑鍛加工率的提升，晶粒破碎越明顯，經退火熱處理后發生了明顯的再結晶過程，存在細晶強化現象。

2、鈦鈮擠壓棒材經過固溶處理后， 強度和硬度提高較大， 塑性下降明顯。隨著加工率的逐步增大，棒材的抗拉強度、硬度、塑性都在緩慢提升，這主要是由于細晶強化作用所致。

3、鈦鈮合金棒材拉伸斷口為典型的等軸韌窩，隨著棒材加工率的增大，韌窩逐漸變大，變深，數量也增多。