鈦及鈦合金由于具有很高的強(qiáng)度和耐蝕性，已成為一種新興的輕金屬材料，并在國防軍工、石油化工、制藥領(lǐng)域及醫(yī)療器械、海水淡化裝置等方面得到廣泛應(yīng)用。并且，因其具有比強(qiáng)度高、耐高溫、導(dǎo)熱率低、無毒、生物相容性好等一系列優(yōu)點(diǎn)而被應(yīng)用于航空、航天、建筑、體育用品等軍用和民用領(lǐng)域。
Ti-6Al-4V 鍛件經(jīng)過噴砂工藝后，鍛件表層硬化層較厚，給后續(xù)機(jī)加工造成困難。因此，在噴砂工序完成后，需通過酸洗將其硬化層去除，并按工藝要求去除壁厚以達(dá)到所需工藝要求。鈦合金酸洗一般采用HF+HNO3，但由于其在酸液配比中所占比重較大，濃度較高，容易引發(fā)比較嚴(yán)重的二次問題。針對(duì)以上問題，研究在不同酸洗條件下的腐蝕及氫脆現(xiàn)象，分析影響因素及機(jī)理，并制定優(yōu)化的熱處理工藝，以減少氧化層及氫脆。
試驗(yàn)方案
將鍛件進(jìn)行吹砂處理后，采用線切割加工成所需試塊，并標(biāo)記0#～7#，分別對(duì)試樣進(jìn)行磨拋，去除切割造成的氧化層。對(duì)初始樣品表面進(jìn)行XRD 測試和顯微硬度測試，確定表面相結(jié)構(gòu)和硬化層深度。然后將其在不同配方的酸性溶液中進(jìn)行腐蝕，分別恒溫水浴15 分鐘后取出試件，將其按照相同的工藝執(zhí)行，測量酸洗后樣品氫含量、失重率、表層相結(jié)構(gòu)以及硬度變化。酸洗液配方見表1。
試驗(yàn)結(jié)果
酸洗后失重率
Ti-6Al-4V 鍛件試樣酸洗后，各試樣表面形貌如圖1 所示。
從圖1 中可以看出，初始試樣表面呈黑褐色，經(jīng)酸洗后，表面都返現(xiàn)出金屬光澤。7#樣品表面呈現(xiàn)氮化后的彩色形貌。失重率測試結(jié)果見表2。
表面相結(jié)構(gòu)變化
對(duì)酸洗前后Ti-6Al-4V 鍛件試樣表面相組成分別進(jìn)行XRD 分析，結(jié)果如圖2 所示。可以看出，1#～7#試樣XRD 圖譜較統(tǒng)一，表面α 相已經(jīng)得到較好的去除。其中，4#和5#試樣在40°左右的α相主峰降低明顯，表面α 相清除比較徹底，而增大酸洗液濃度，未對(duì)α 相的進(jìn)一步去除有質(zhì)的提升。
酸洗后Ti-6Al-4V 氫含量變化
氫含量測定結(jié)果和對(duì)應(yīng)的腐蝕液成分見表3。
