分享：Gr.17钛钯合金性能影响因素分析

文章研究了杂质元素Fe、O含量及其热处理工艺和显微组织对Gr.17钛钯合金力学性能的影响。结果表明，杂质元素Fe、O含量是板材力学性能的主要影响因素，应对其严格控制。均匀细小的等轴α组织可使Gr.17钛钯合金获得良好的综合机械性能。在680~740℃之间退火，可使板材获得较好的塑性与强度的匹配。通过此研究，使板材屈服强度σ0.2明显降低，塑性与强度均达到了标准的要求。

Gr.17是Gr.1(一级工业纯钛)+0.04%~0.08%Pd组成 的合金，属于α型钛合金。由于Ti-Pd合金不仅保留了 工业纯钛在氧化性介质中优良的耐蚀性能，而且在 还原性介质中耐蚀性明显提高，特别重要的是在高 温(沸点以上)氯化物中具有抵抗局部腐蚀的能力。另 外，Pd属于慢共析型β稳定元素，提高其含量，可减 少氢脆的敏感性。因此Gr.17钛钯合金以其强的抗蚀 性和抗吸氢能力极其耐缝隙腐蚀性能，被广泛应用于 石油、化工以及冶金等领域。本文主要介绍了杂质元 素Fe、O含量及其热处理工艺和显微组织对Gr.17钛钯 合金力学性能的影响，摸索出了相应规律，优选出了 合理的热处理制度、Fe、O含量及其组织形态，使其 屈服强度明显降低，达到了技标200629的要求。为大 批量生产该合金板材提供了工艺依据。

实验方法 

实验用材料采用熔铸厂真空电弧炉熔炼的Gr.17 合金铸锭，经锻造厂开坯锻造成方板坯，板坯经修磨后在3300 mm四辊可逆式轧机上二次热轧至厚度为 8.0 mm的热轧板材。合金的相变点为880℃。 

(1) 对杂质元素Fe、O含量分别为0.02%、0.05%； 0.03%、0.06%；0.04%、0.08%的8.0 mm板材进行力学 性能检验。 

(2) 对相同化学成分、相同加工工艺的8.0 mm板 材分别以680℃、710℃、740℃、770℃、790℃进行 1 h退火，退火后进行力学性能检验。

(3) 对不同晶粒的等轴组织﹙相同化学成分，相 同加工工艺，不同温度退火﹚的8.0 mm板材进行力 学性能检验。

结果与讨论 

主要杂质元素Fe、O含量对板材力学性能的影响 

杂质元素Fe、O含量不同的8.0 mm板材力学性 能检验结果见表1。 由表1可见，随着Fe、O含量的增加，强度逐渐 升高，延伸率逐渐降低。杂质元素Fe、O可与钛形成间隙式固溶体，造成严重的晶格畸变，强烈阻碍位 错运动，提高强度、降低塑性，同时对疲劳性能、 蠕变抗力、热稳定性及缺口敏感性等也有很大危 害。因此应严格控制杂质元素Fe、O的含量。在本研 究中，由于屈服强度σ0.2指标苛刻，为进一步降低板 材的屈服强度使之满足技标200629标准要求，应严 格控制铸锭Fe、O含量及加工过程中的氧化、增氧。

热处理工艺对板材力学性能的影响

相同化学成分、相同加工工艺、不同温度退火 后板材的力学性能测试结果见表2及图1。

由表2及图1可见，在680~740℃范围退火，随 着温度的升高，强度略有降低，但变化幅度较小。 680~740℃之间，延伸率逐渐升高，但当温度升高至 770℃，延伸率有所降低，这是晶粒长大、粗化的结 果，应加以避免。在此基础上优选的热处理温度为 680~740℃。

不同晶粒大小的等轴组织对板材力学性能的影响

相同加工工艺、相同化学成分、不同温度退火 后板材的显微组织见图2，对应的力学性能检验结果 见表3，对应的晶粒尺寸大小见表4。

由图2可看出，在680~770℃之间，它们的组织 均呈现出等轴α组织。由表3及表4可见，在相同的 保温时间下，随着退火温度的升高，等轴α组织晶 粒逐渐增大，当温度增加至770℃以上时，晶粒明显 粗化，产品性能恶化。等轴组织d对应的板材屈服强 度未达标，这是因为退火温度越高，回复程度就越 大，结果使变形后的储存能减小，使晶粒粗化。而 等轴组织a 、b、 c具有较好的强度与塑性的匹配。 分析原因是细小晶粒内部和晶界附近的应变度相差 较小，引起应力集中小，能承受较大的变形量。且 晶粒越细，晶界越曲折，不利于裂纹的传播。由此 可得出均匀细小的等轴α组织对板材屈服强度的降低 及塑性的提高均有利，因此应制定合理的热加工工艺，使板材具有均匀细小的等轴组织。以便获得较 好的综合机械性能。

结束语

(1) 杂质元素Fe、O含量是Gr.17钛钯合金板材屈 服强度的主要影响因素，必须对铸锭Fe、O含量及加 工过程的氧化、增氧作严格控制。 

(2) 优选的热处理温度为680~740℃。 

(3) 均匀细小的等轴α组织对板材屈服强度的降 低及塑性的提高均有利。 

通过以上对Gr.17钛钯合金板材屈服强度影响因 素的分析，得出了相关关系与规律，以此为依据进行 参数优选，确定出了合理的化学成分、热加工工艺及 热处理制度，使成品板材屈服强度明显降低，塑性提 高。板材力学性能达到了技标200629的标准要求。为 今后大批量生产该合金板材提供了工艺依据。

文章来源——金属世界