供稿|趙金玲，容 耀，李向東，王小丹 / ZHAO Jin-ling, RONG Yao, LI Xiang-dong, WANG Xiao-dan

Gr.17是Gr.1(一級工業(yè)純鈦)+0.04%～0.08%Pd組成的合金，屬于α型鈦合金。由于Ti-Pd合金不僅保留了工業(yè)純鈦在氧化性介質(zhì)中優(yōu)良的耐蝕性能，而且在還原性介質(zhì)中耐蝕性明顯提高，特別重要的是在高溫(沸點以上)氯化物中具有抵抗局部腐蝕的能力。另外，Pd屬于慢共析型β穩(wěn)定元素，提高其含量，可減少氫脆的敏感性。因此Gr.17鈦鈀合金以其強的抗蝕性和抗吸氫能力極其耐縫隙腐蝕性能，被廣泛應用于石油、化工以及冶金等領域。本文主要介紹了雜質(zhì)元素Fe、O含量及其熱處理工藝和顯微組織對Gr.17鈦鈀合金力學性能的影響，摸索出了相應規(guī)律，優(yōu)選出了合理的熱處理制度、Fe、O含量及其組織形態(tài)，使其屈服強度明顯降低，達到了技標200629的要求。為大批量生產(chǎn)該合金板材提供了工藝依據(jù)。

實驗方法

實驗用材料采用熔鑄廠真空電弧爐熔煉的Gr.17合金鑄錠，經(jīng)鍛造廠開坯鍛造成方板坯，板坯經(jīng)修磨后在3300 mm四輥可逆式軋機上二次熱軋至厚度為8.0 mm的熱軋板材。合金的相變點為880℃。

(1) 對雜質(zhì)元素Fe、O含量分別為0.02%、0.05%；0.03%、0.06%；0.04%、0.08%的8.0 mm板材進行力學性能檢驗。

(2) 對相同化學成分、相同加工工藝的8.0 mm板材分別以680℃、710℃、740℃、770℃、790℃進行1 h退火，退火后進行力學性能檢驗。

(3) 對不同晶粒的等軸組織﹙相同化學成分，相同加工工藝，不同溫度退火﹚的8.0 mm板材進行力學性能檢驗。

結(jié)果與討論

主要雜質(zhì)元素Fe、O含量對板材力學性能的影響

雜質(zhì)元素Fe、O含量不同的8.0 mm板材力學性能檢驗結(jié)果見表1。

由表1可見，隨著Fe、O含量的增加，強度逐漸升高，延伸率逐漸降低。雜質(zhì)元素Fe、O可與鈦形成間隙式固溶體，造成嚴重的晶格畸變，強烈阻礙位錯運動，提高強度、降低塑性，同時對疲勞性能、蠕變抗力、熱穩(wěn)定性及缺口敏感性等也有很大危害。因此應嚴格控制雜質(zhì)元素Fe、O的含量。在本研究中，由于屈服強度σ0.2指標苛刻，為進一步降低板材的屈服強度使之滿足技標200629標準要求，應嚴格控制鑄錠Fe、O含量及加工過程中的氧化、增氧。

表1 8.0 mm板材室溫力學性能

熱處理工藝對板材力學性能的影響

相同化學成分、相同加工工藝、不同溫度退火后板材的力學性能測試結(jié)果見表2及圖1。

由表2及圖1可見，在680～740℃范圍退火，隨著溫度的升高，強度略有降低，但變化幅度較小。680～740℃之間，延伸率逐漸升高，但當溫度升高至770℃，延伸率有所降低，這是晶粒長大、粗化的結(jié)果，應加以避免。在此基礎上優(yōu)選的熱處理溫度為680～740℃。

不同晶粒大小的等軸組織對板材力學性能的影響

相同加工工藝、相同化學成分、不同溫度退火后板材的顯微組織見圖2，對應的力學性能檢驗結(jié)果見表3，對應的晶粒尺寸大小見表4。

表2 不同退火溫度對板材力學性能測試結(jié)果

圖1 退火溫度對板材力學性能的影響

由圖2可看出，在680～770℃之間，它們的組織均呈現(xiàn)出等軸α組織。由表3及表4可見，在相同的保溫時間下，隨著退火溫度的升高，等軸α組織晶粒逐漸增大，當溫度增加至770℃以上時，晶粒明顯粗化，產(chǎn)品性能惡化。等軸組織d對應的板材屈服強度未達標，這是因為退火溫度越高，回復程度就越大，結(jié)果使變形后的儲存能減小，使晶粒粗化。而等軸組織a 、b、 c具有較好的強度與塑性的匹配。分析原因是細小晶粒內(nèi)部和晶界附近的應變度相差較小，引起應力集中小，能承受較大的變形量。且晶粒越細，晶界越曲折，不利于裂紋的傳播。由此可得出均勻細小的等軸α組織對板材屈服強度的降低及塑性的提高均有利，因此應制定合理的熱加工工藝，使板材具有均勻細小的等軸組織。以便獲得較好的綜合機械性能。

圖2 不同退火溫度8.0 mm板材對應的顯微組織. (a) 680℃×1h/AC；(b) 710℃×1h/AC；(c) 740℃×1h/AC；(d) 770℃×1h/AC

表3 不同晶粒等軸組織對板材力學性能測試結(jié)果

表4 不同退火溫度(相同保溫時間)的8.0 mm板材晶粒尺寸大小測試結(jié)果

結(jié)束語

(1) 雜質(zhì)元素Fe、O含量是Gr.17鈦鈀合金板材屈服強度的主要影響因素，必須對鑄錠Fe、O含量及加工過程的氧化、增氧作嚴格控制。

(2) 優(yōu)選的熱處理溫度為680～740℃。

(3) 均勻細小的等軸α組織對板材屈服強度的降低及塑性的提高均有利。

通過以上對Gr.17鈦鈀合金板材屈服強度影響因素的分析，得出了相關關系與規(guī)律，以此為依據(jù)進行參數(shù)優(yōu)選，確定出了合理的化學成分、熱加工工藝及熱處理制度，使成品板材屈服強度明顯降低，塑性提高。板材力學性能達到了技標200629的標準要求。為今后大批量生產(chǎn)該合金板材提供了工藝依據(jù)。