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热处理对钛合金棒材组织与性能的研究

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2016-1-7 12:48:01
中国广泛使用的损伤容限高强钛合金TC21的强度级别在1100MPa左右,因此,基于6机高减重、高性能的目标,研究并发展Ti-5553合金成为我国当前结构钛合金领域的重要方向之一,似目前仅有对Ti-5553合金的改进型Ti-55531合金50kg小规格铸锭的组织性能进行了公开报道,关于大规格铸锭、棒W和锻件工艺及组织?性能关系的研究较少。为此,本实验围绕Ti-5553大规格棒材的试制,采用正交试验方法研究Ti-5553合金典型热处理工艺与微观组织及基本力学性能的关系,期望能为该介金热处理工艺改进及应用研究提供帮助。
1.BASCA和STA两种热处理制度对Ti-5553钛合金组织和性能影响显著,BASCA处理的组织具有优异的损伤容限性能,而STA处理的组织具有较好的强度和塑性匹配。
2.Ti-5553钛合金人规格棒W在BASCA热处埋制度K为典荆的魏氏组织特征,其断裂韧性可达87.3MPam,/2,同时其强度能维持在1100MPa水平。
3.Ti-5553钛合金大规格棒材在近相区固溶并在合理的温度时效处理后,其强度受固溶温度的影响敁人,时效温度次之,受时效时间的影响最小。Ti-5553合金在820°C固溶后M示出了优异的力学性能,随后580°C时效时其:最高强度可达420MPa;620°C时效时表现出了域佳的综合性能,W:强度高达1320MPa,延伸率达到8%,断裂韧性值为68.5MPam,/2。
 
随着航空工业发展,迫切需要高结构效益的钛板合金材料,因此高强高韧成为钛合金发展的主要方向之一。BTi6554合金是我国自主研制开发的一种新型β型高强高韧钛合金,其强韧性匹配优于Til023及BT22,是一种高结构效益钛合金,为宇航、兵器、舰船等行业结构件用材的优良材料,已先后提供航天紧固件、兵器某弹战斗部、海底电缆管道、装甲板、一级方程式赛车弹簧等不同行业试验用料。近β型钛合金不仅具有岛强、高韧、良好的淬透性及优异的抗疲劳性能等特点,而且通过热处埋工艺优化吋以人范围调整材料的力学性能,不仅在人甩飞机起落架部位已得到大贵应用,而且在机身、机舱和机與等部位也有广泛的应用前景。弓Ti-1023、VT22相比,Ti-5553钛合佥具有更高的强度和强韧性匹配,成为波音、空客電点发展并推广应用的钛合金之一。因此,欧美各国围绕Ti-5553钛合金相变、热处理工艺及组织演变规律、组织-性能关系及热加工工艺等方面幵展了人量的研究工作,结果表明Ti-5553人艰锻件的强度可达1300MPa以上,同时其延伸率低于6%。
 
采用力航钛业有限公司真空自耗电弧炉经3次熔炼铸锭,化学成分符合表1要求。整个试制过程在万吨压机生产线进行,铸锭开坯及中间锻造在1000~1200°C范围加热,采用铸锭镦拔工艺以保证相变点上有足够变形,成品锻造在相变点以下30C加热,经70%变形量得到0250mm成品棒材后取样,对试样进行3种不同热处理制度处理后得到3种不同组织及性能。结合BTi6554钛合金前期的试验结果。采用合理锻造工艺,可以得到均匀两相区加工组织250mmBTi6554钛合金棒,选择合适热处理制度可得到综合性能良好棒材,870~920C/30min,AC+580C/l0h,AC是“双一百”最佳的热处理温度范围。920C/30min,AC+540C/l0h,AC制度下性能能满足指标2的要求。通过采用BTi6554钛合金铸锭经万吨油压机和25MN快锻机进行开坯和成品锻造,研制出BTi6554钛合金4250mm大规格钛棒。通过对该规格棒材进行3种不同热处理方案进行热处理,并通过对3种方案所得组织性能的对比分析研究,从而找到生产BTi-6554钛合金的50mm大规格棒材合理可行的热处理工艺。
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