热处理对深海耐压壳用Ti542222钛合金厚板组织性能影响研究

摘要

为获得强度-塑性-韧性最佳匹配的深海耐压壳用Ti542222高强高韧钛合金,研究了固溶温度、时效温度对Ti542222厚板显微组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明:经750~800℃固溶处理后,合金由初生α_(p)相和亚稳β相组成,且均随温度升高而长大,β基体上次生α_(s)相发生了由α_(s)→β的转变,强度降低,韧性提高;当在800~860℃固溶处理时,初生α_(p)相减少,在β相基体上析出斜方马氏体α″相,且随温度升高,初生α_(p)相和β相逐渐粗化,α″相大量增加,强度稳步提升,塑、韧性降低;在860℃/1.5 h空冷(AC)+(550~760)℃/4 h AC固溶时效中,当时效温度为550℃时,显微组织与860℃/1.5 h AC退火后基本一致,亚稳β相分解形成的次生α_(s)相比较细小、均匀,强度仍保持高值,但韧性不能满足深海耐压壳材料需求,当时效温度为630~760℃时,显微组织为初生α_(p)相、β相、α_(s)相,且随着时效温度升高,初生α相逐渐集聚长大,β相和α_(s)相片层厚度粗化,强化效果下降,韧性显著提高,仅当时效温度为700℃时,抗拉强度为1134 MPa,屈服强度为1057 MPa,伸长率为17.5%,冲击功为48 J,可较好地满足深海耐压壳用材料指标要求。因此,确定深海耐压壳用Ti542222钛合金最佳强度-塑性-韧性匹配的热处理制度为(860℃/1.5 h AC)+(700℃/4 h AC)。