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TC4钛棒微组织及力学性能的研究

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2016-1-5 16:10:02

本文探讨了锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织及其力学性能的影响,对比分析了三种锻造工艺的显微组织、力学性能以及超声波探伤水平,为TC4钛合金棒材的工业生产及工艺改进提供理论参考和依据。通过实验数据分析我们可以看到,二种工艺下TC4钛合金棒材的室温拉伸性能差异较小,强度区别不大,均满足标准要求。因等轴组织和双态组织的TC4钛合金棒材均具有良好的热稳定性'所以经400°C,100h热暴露后的热稳定性能也差异较小,但A工艺的蠕变性能大于0.2%,不满足产品标准的要求。而工艺B和C蠕变性能均小于0.2%,可满足产品标准要求,且工艺C表现出更好的高温蠕变性能。结合图2和图3分析认为,TC4钛合金棒材锻后组织中初生a和次生a的相对含量,以及次生a的形态对其蠕变性能有较大的影响。初生a含量较低时蠕变性能优于初生a含量较高时,分布在p基体上的次生a呈局部取向一致的细针状时蠕变性能更好。这是因为,显微组织中的条状a相比等轴a的抗蠕变能力较好。在缓慢的蠕变过程中,等轴组织的滑移变形是从个别a晶粒中开始的,随着应变量增加,滑移占据较多的a晶粒后向周围的p晶粒扩展,所以蠕变空洞形核较迟,但一旦形成空洞,即可迅速扩展而形成准解理断裂。

而通过工艺C得到的钛棒材在超声检测时杂波水平在中0.8-12dB,元全可;两足叶片用TC4钛合金棒材的产品标准要求。这也表明了提升TC4钛合金棒材的锻造温度,减小变形抗力增加棒材的锻透性,可有效提高其组织均匀性,提高其探伤水平。通过三种锻造工艺试验,综合比较分析不同工艺下TC4钛合金棒材在显微组织、力学性能以及超声波探伤水平上的试验数据,我们得出了以下结论:
1.锻造温度对TC4钛合金棒材显微组织影响比较明显,温度较低时,棒材组织中初生a含量较高,析出次生a相较少;适当提高锻造温度后,初生a含量显著降低,析出细针状次生a相增加。
2.初生a含量和分布于p基体上的次生a形态对蠕变性能有较大影响,较少的初生a加细针状次生a组织可得到良好的抗蠕变性能。
3.锻造温度升高,增加了TC4钛合金棒材的锻透性,长条或大块a被完全破碎后组织更加均匀,从而提高了超声波探伤水平。

TC4钛合金(Ti-6Al--4V),是一种近a型耐热钛合金。它具有较高的室温高温强度、良好的热稳定性和高温蠕变性能等诸多优点,主要用于飞机发动机压气机盘、1~3级转子叶片等高速旋转部件。这些构件,长期在苛刻工作环境下使用,必须要具有良好的室温高温力学性能,尤其要具备较高的热稳定性和高温蠕变性能,因为这些性能不仅决定了合金的使用寿命更决定了发动机的安全可靠性。

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