【摘 要】
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钛(Ti)及钛合金自开发以来,由于其高比强度、低密度和优异的耐腐蚀性能等优点,在化工、船舶、生物医学尤其是航空航天等领域得到了广泛的应用。其中Ti-6Al-4V(TC4)合金作为一种常用的钛合金,因为其具有优异的性能应用得最为广泛。位于同一副族(IVB)的锆(Zr)与钛(Ti)有着相似的物理化学特性,用Zr取代TC4合金中部分Ti成功研制出了性能更加优异的新型Ti-Zr-Al-V系列合金。本文基于
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钛（Ti）及钛合金自开发以来,由于其高比强度、低密度和优异的耐腐蚀性能等优点,在化工、船舶、生物医学尤其是航空航天等领域得到了广泛的应用。其中Ti-6Al-4V（TC4）合金作为一种常用的钛合金,因为其具有优异的性能应用得最为广泛。位于同一副族（IVB）的锆（Zr）与钛（Ti）有着相似的物理化学特性,用Zr取代TC4合金中部分Ti成功研制出了性能更加优异的新型Ti-Zr-Al-V系列合金。本文基于含量20%质量分数的Zr元素的20Zr-Ti-6Al-4V系合金,研究了MAX相Ti3AlC2添加和后续的热处理工艺对20Zr-Ti-6Al-4V系合金微观组织结构和力学性能的影响。采用非自耗真空熔炼炉制备Ti-20Zr-6Al-4V-xTi3AlC2合金。研究了其铸态组织及力学性能,并在950oC下进行轧制后,研究了轧制态合金的微观组织及力学性能。结果表明:所有合金除了由α和β相组成外,随着Ti3AlC2含量的增加,合金中出现了Ti3AlC2以及TiC相并且随之增加。铸态压缩性能随着Ti3AlC2增加而提高,在最大添加量（10%）的样品中达到最大压缩强度1951.53MPa;在950℃轧制后,由于细晶强化及强化相与基体的交互作用,Ti-20Zr-6Al-4V-1Ti3AlC2（σb≈1145MPa,εf≈7.39%,HV428.06）合金相比于Ti-20Zr-6Al-4V（σb≈1073.79 MPa,εf≈6.61%,HV416.37）展现了更好的力学性能。Ti-20Zr-6Al-4V-2Ti3AlC2合金具有最好的抗拉强度（σb≈1204.09MPa,εf≈4.00%,HV447.71）。研究了Ti-20Zr-6Al-4V-2Ti3AlC2合金在不同热处理条件下的力学性能变化。结果表明:850℃-1h-WQ（850℃保温1小时淬火）,950℃-1h-WQ（950℃保温1小时淬火）,1000℃-1h-WQ（1000℃保温1小时淬火）条件下的合金进一步提高了拉伸强度分别为σb≈1244.47 MPa,σb≈1404.78MPa,σb≈1250.64 MPa。综合强度与塑性考虑,最佳的热处理条件是850℃-1h-WQ（σb≈1244.47MPa,εf≈7.57%）。
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