文 献 综 述

β退火对TC4-xFe力学性能影响的研究

1. 前言

钛合金因其强度高、重量轻和抗腐蚀等特性在航空航天领域有着重要的应用[1-2]。TC4合金（Ti-6Al-4V）是一种典型的α β型钛合金，含有6% 的α稳定元素铝和4%的β稳定元素钒。在众多的钛合金中，TC4 合金具有良好的综合性能，有着优异的工艺塑性和超塑性，适合各种压力加工成形。该合金长时间工作温度可达400 ℃，在航空和航天工业中获得了最广泛的应用，如航空发动机风扇、压气机盘及叶片等航空构件，而其疲劳性能一直是人们关注的焦点[3]。

TC4钛合金是世界上开发最早，应用最广的钛合金。自该钛合金出现后，对它的研究一直持续不断。近年来，由于设计概念的变化，由过去单纯的静强度设计思想转变为破损-安全设计概念和损伤容限设计准则，以及对新的应用领域的开发，从而对它的研究又掀起了高潮，使TC4再度成为新的应用材料。

2. 钛合金热处理

在钛合金材料的工程应用中，热处理工艺是确保钛合金正确使用的重要手段。钛合金的热处理工艺主要包括以下几种类型：退火处理，固溶处理和时效处理。退火是使组织和相均匀化，获得均一的性能，提高塑性，以及消除机械加工过程中的内应力。固溶处理和时效是为了获得强度高和塑性好的综合性能。根据钛合金的不同类型和不同的退火目的，退火处理又可分为消除应力退火，完全退火(再结晶退火)，双重退火，等温退火，脱氢真空退火，β退火等几种形式。根据加热温度的不同，固溶处理又可分为以下两种类型：在（α β）/β相变点温度以上进行的固溶处理，简称为β固溶；在（α β）/β相变点温度以下进行的固溶处理，简称为α β固溶。对于时效处理，根据时效后获得的强度水平，有峰值时效和过时效(软化时效)之分。

3. β退火工艺

随着破损－安全设计概念和损伤容限设计准则在飞机结构设计中的广泛应用，各国都相继开发具有高断裂韧度和低裂纹扩展速率的中强或高强损伤容限钛合金[4-6]。通常为获得高损伤容限钛合金，除控制低的合金间隙元素含量外，一般采用β加工或β热处理工艺，以获得片层组织，从而提高合金的断裂韧度和疲劳裂纹扩展抗力[7]。

β热处理工艺中的β退火是本课题拟采用的主要热处理方法。β退火工艺是指退火温度加热到β转变温度（相变点）以上10~50℃并保温30min以上，保温后空冷至室温。空冷后，在粗大的β晶粒上会析出针状的α相，这种组织对应着较高的断裂韧性和蠕变抗力，提高了合金的高温性能，但使室温塑性降低。