航天航空用金屬材料熱處理工藝的發展動向

  為了滿足航天航空構件的綜合性能要求，除了合金化設計之外，通過熱處理進行微觀組織結構控制是發揮其性能潛能、滿足應用要求的關鍵步驟。針對具體的航天器件，需要對其實施特定的熱處理工藝。

（1）鋁合金

結合鋁合金的熱變形過程對晶粒組織和析出相進行全程控制是鋁合金熱加工工藝發展的重要方向。通過軋製、擠壓等熱變形工藝實現晶粒細化和織構優化是鋁合金細晶強韌化處理的有效手段。將蠕變與時效緊密結合同時實現成形與組織控制的時效成形技術很好地契合了複雜壁板整體、高效、可靠製造的綜合要求，成為大飛機承載壁板的首選製造技術。此外，針對大型鍛件難於實施傳統時效的問題，已開發出非等溫時效技術，保證了飛機尾翼樑等大型整體鍛件的可靠處理。

（2）鈦合金

鈦合金在熱變形及熱處理的過程中組織結構演變行為非常複雜，而組織的差異對鈦合金的成形性能和服役性能的影響非常顯著，因此鈦合金的熱處理多與熱加工工藝緊密結合，一體考慮。近β態鍛造、等軸化處理等關鍵技術的發展體現了成形與組織控制一體化考慮的熱處理思路。

（3）高溫合金

鎳基高溫合金的熱加工工藝研究主要集中在δ相鍛造、表面晶粒細化工藝等方面。目前廣泛應用的熱處理工藝，在時效處理前多經過1050~1100℃中間處理。中間處理的主要作用是在晶界析出γ膜以改善晶界狀態，與此同時有的合金還析出一些顆粒較大的γ相，與時效處理時析出的細小γ相形成合理搭配。

（4）超高強度鋼

用來提高超高強度鋼強度和韌性的新技術在不斷發展，主要有以下幾種：一、奧氏體加工：在馬氏體相變前對介穩定奧氏體做中溫加工。高位錯密度的變形奧氏體遺傳給馬氏體，提高強度而保持韌性不降低。二、誘發相變：在奧氏體-馬氏體相變過程中加工，形變誘發馬氏體轉變，提高強度和斷裂韌性。三、馬氏體加工：在馬氏體相變時通過加工變形獲得微細的馬氏體，與時效處理一起提高鋼的強度，並保持一定的韌性。四、未再結晶固溶處理：在固溶結束、重新結晶未開始的溫度區間，對細晶奧氏體進行加工變形，使之轉變成取向紊亂、微細、短小的馬氏體，以提高強度和韌性。

（5）金屬間化合物

對於金屬間化合物，在保證強度的同時，如何獲得高的伸長率是材料設計者所追求的目標。例如，TiAl基合金室溫脆性很大，鑑於常規熱處理方法很難得到細晶組織，近年來開發了多種新的TiAl合金的熱處理工藝。一種方法是在TiAl合金中引入高溫β相。合金加熱到α+β相區而不是α單相區，通過β相釘扎抑制α晶粒長大，然後控製冷卻，最終控制晶粒尺寸。一種方法是循環熱處理，得到細小的等軸組織，細晶雙態組織及細小均勻的全層片組織。

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