摘要：相變溫度對(duì)鈦合金加工工藝十分重要，鈦合金加工需要進(jìn)行熱處理，對(duì)鈦合金的相變溫度范圍需要計(jì)算出具體的數(shù)值。本文采用了計(jì)算法、差熱分析法和連續(xù)升溫金相法對(duì)鈦合金試樣進(jìn)行了測(cè)定，取得了相變溫度范圍。文中對(duì)三種測(cè)試方法進(jìn)行了分析，得出TC4鈦合金的相變溫度值為998℃。

前言

TC4鈦合金的應(yīng)用范圍較廣，并且應(yīng)用的領(lǐng)域均屬航空、航天工業(yè)，其對(duì)工藝的要求較高。在鈦合金工藝改造過(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行熱處理，這需要分析鈦合金的相變溫度范圍，文中針對(duì)一種鈦合金試樣采用了三種方法測(cè)試，得出相變溫度值。

1.TC4鈦合金的性質(zhì)及相變溫度

TC4鈦合金（Ti-6Al-4V）的組成是由α和β兩相鈦合金組成，其優(yōu)點(diǎn)為：（1）工藝性強(qiáng)；（2）可塑性強(qiáng)；（3）可焊接和耐腐蝕。TC4鈦合金應(yīng)用廣泛，在我國(guó)主要體現(xiàn)在航空業(yè)和航天工業(yè)中。

對(duì)鈦和鈦合金的加工需要進(jìn)行熱處理，所以TC4鈦合金的相變溫度的測(cè)定十分重要，也是TC4鈦合金處理工藝的應(yīng)用參數(shù)，處理時(shí)做熱加工處理，加工鈦合金，使其形成目的形狀，需要對(duì)鈦合金的適用溫度進(jìn)行掌控，這也是在鈦合金熱處理工藝中氧和氮污染指標(biāo)的重要參考依據(jù)。在鈦合金材料的使用工藝中，相變溫度或相變溫度范圍需要有準(zhǔn)確的數(shù)值，而鈦合金的相變溫度數(shù)值隨著鈦合金的成分不同和加工歷史不同，每批原材料的相變溫度也不同。

2.TC4鈦合金相變溫度的測(cè)定與分析

2.1不同方法對(duì)相變溫度的測(cè)定

2.1.1計(jì)算法對(duì)相變溫度的測(cè)定

鈦合金相變溫度的變化是熱加工后對(duì)其中各元素的變化，通過(guò)計(jì)算法來(lái)推算其溫度變化，計(jì)算法能夠在連續(xù)升溫金相法中提供淬火溫度的選擇范圍[1]。

使用計(jì)算法對(duì)鈦合金相變溫度的測(cè)定公式為：

公式中885℃為單純鈦的相變溫度；W為各元素的質(zhì)量值；q為各元素對(duì)相變溫度的影響。

按照TC4鈦合金的化學(xué)成分和雜質(zhì)含量對(duì)相變溫度的影響，計(jì)算公式為：

鈦合金中成分的含量對(duì)相變溫度的影響作用如表1所示。

表1鈦合金中成分的含量對(duì)相變溫度的影響作用

相類型元素質(zhì)量含量（ppm）影響值（℃）

α相Al 6.12±0.21+14.5±0.2

N 0.01±0.02+23.2±0.1

O 0.16±0.01+5.5±0.5

C 0.012±0.11+2.5±0.2

βH 0.005±0.110-5.1±0.1

V 4.02±0.05-15.0±0.2

Fe 122.0±1.21-15.3±1.2

Si 0.01±0.12-1.0±0.2

根據(jù)計(jì)算法推算出TC4鈦合金的相變溫度為885℃+（鋁）126.75℃-（釩）56.7℃-（鐵）2.01℃-（硅）0.1℃+（碳）4.4℃+（氧）34.0℃+（氮）5.5℃-（氫）1.1℃=995.7℃。

2.1.2差熱分析法對(duì)相變溫度的測(cè)定

差熱分析法是借助差熱分析儀對(duì)試樣進(jìn)行分析，與在相同條件下的試樣進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)兩者的溫差變化關(guān)系建立曲線對(duì)比圖，對(duì)物質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行判定[2]。試樣采用空冷的冷卻方式，對(duì)消除變形應(yīng)力較難控制，所以在DSC試樣中存有殘余應(yīng)力，試驗(yàn)開(kāi)始后，溫度會(huì)逐漸升高，期間是殘余應(yīng)力的釋放，殘余應(yīng)力的釋放屬于放熱行為，所以試樣前階段DSC曲線會(huì)偏離基線，而向上放熱。

2.1.3連續(xù)升溫金相法對(duì)相變溫度的測(cè)定

在熱工藝操作中，根據(jù)計(jì)算法和差熱分析法得出的相變溫度值確定淬火溫度范圍，分別將溫度控制在980、985、990、995、1000、1005℃中，確定淬火溫度間隔為5℃。其α相的淬火溫度和臨近α相消失溫度之間的平均溫度便是相變溫度。

3.結(jié)論

綜上所述，TC4鈦合金的應(yīng)用范圍較廣，其制作工藝過(guò)程需要對(duì)鈦合金進(jìn)行熱處理工藝，因此，需要了解鈦合金的相變溫度值。本文通過(guò)三種測(cè)試方法測(cè)試到試樣鈦合金的相變溫度范圍，其測(cè)量值差異不大，每種方法均能夠提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，但操作方法各有千秋。最終得出，TC4鈦合金的相變溫度平均值為998℃。