TB8钛合金属亚稳定β钛合金，名义成分Ti-15Mo-3A1-2.7Nb一0.2Si，国外对应牌号为Beta一21S(UNSNumberR58210)。该合金具有优良的比强度、焊接性能、抗蠕变性能、高温抗氧化性能和耐腐蚀性能，同时经热处理可获得高强度。TB8钛合金可以在固溶状态和固溶时效状态下使用，固溶状态的使用温度为200℃，固溶后冷成型状态的使用温度为150℃，固溶时效状态的最高使用温度为550℃。由于优异的综合性能，TB8钛合金已成为理想的航空航天紧固件用材料l2I31，并拟纳入GJB2219《紧固件用钛合金棒(线)材规范》修订版中。规范中固溶制度为(780810)℃保温(0.5～2)h，空冷；时效制度为(52o一560)oc保温(8-12)h，空冷。
文章通过研究热处理工艺对TB8紧固件用棒材力学性能的影响，为今后该合金的工业化制备及应用提供参考数据。
1、棒材制备
由于TB8钛合金含有较多的Mo、Nb等β稳定元素，铸锭采用3次真空白耗电弧炉熔炼制备，铸锭规格为直径φ580mm，化学成分见表1。
铸锭在B相区经多火次锻造后，制备为直径φ150mm、组织均匀的棒材坯料，并进行了表面机加工处理。采用金相法对TB8相变点进行测定，结果为810~815℃。
随后成品棒材制备并未采用传统的精锻后轧制工艺，而是采用了效率更高的高速连轧工艺。分2次将φ150轧制为直径10mm的棒材，单只棒材重量约为25kg。
2、热处理结果及分析
2.1固溶制度及力学性能
对制备的φ10mm材，截取试样后在780℃~850℃分别进行7组试样的固溶处理，温度间隔为10％。因棒材规格小，固溶时间均采用0.5小时，冷却方式采用空冷。
同时在相变点上及相变点下，分别选取800℃及830℃两个温度，固溶时间从0.5h～1.5h做了固溶试验，固溶时间间隔为0.5h。固溶处理的具体制度及性能见表2。
2.2时效制度及力学性能
选用800℃／0.5h.AC作为固溶制度，时效温度在460℃～620℃，时效时间为8.5h，进行了9组时效处理，时效温度问隔为10℃。同时在固溶及时效温度不变的前提下，对时效时间从6～12分别进行了时效处理，时间间隔为1小时。
固溶处理的具体制度及性能见表3。
2.3热处理与力学性能的分析
由表2可以看出，连轧工艺生产的TB8棒材，在相转变点以上40℃范围内固溶，因固溶时间短，温度范围小，因此晶粒尺寸相对稳定，固溶温度对棒材的力学性能影响很小；在相转变点以下30℃范围内固溶，随着固溶温度降低，棒材强度有下降趋势，塑性逐渐上升，在此温度区间内力学性能并不会有显著变化。
同时在相变点附件的温度区间内延长固溶时间，对于力学性能并不会显著变化。因此在工业化生产中，小规格棒材可适当减少固
溶时间，有利于经济型。后期试验证明经800℃／0.5h，AC固溶处理的棒材试样，晶粒度评级为7级，剪切强度为620MPa；冷顶锻工艺中，锻后高度与锻前高度之比为1：3时，棒材表面无裂纹。完全满足航空紧固件用棒材的要求。
由表3可知，时效温度对棒材力学性能影响显著，随着时效温度的降低，强度增加，塑性降低；但延长时效时间并不能对力学性能产生显著影响。通过调整时效温度，可以获得不同强度级别的棒材。
3、结束语
(1)TB8钛合金固溶温度控制在相变点附近40℃内，强度和塑性可得到较好的匹配，强度Rm≥820，延伸率A≥15％，断面收缩率z≥15％，且随着固溶的时间延长，强度及塑性不会有显著变化。
(2)时效温度对TB8钛合金的抗拉强度影响显著，在(620—480)~随着时效温度降低，强度提高，塑性降低。
(3)对于连轧工艺生产的TB8钛合金紧固件用棒材，通过热处理可得到强度级别为1300MPa、1200MPa和1100MP的棒材。
参考文献
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