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TC4钛合金棒锻造设备的研发

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-12-24 15:46:26
一般认为,TC4钛合金棒中的氢含量较高或者组织均匀性较差会降低其室温缺口应力断裂性能。国内相关技术标准中该类型TC4钛合金棒规格的上限为>220mm。目前,未见国内外关于要求缺口应力断裂性能的TC4钛合金棒材制备工艺研究的公开报道。在工业化批量生产中,因工艺不当导致此类棒材的缺口应力断裂性能不合格的现象也较为常见。
 
TC4(Ti-6Al-4V)钛合金于1954年研制成功,现已发展成为世界各国通用的钛合金,是一种典型的两相钛合金,其小规格棒材被广泛应用于航空、航天、电站、油田、医疗、汽车等领域B—4。轧制是生产钛合金小规格棒材的主要手段之一,连轧式高速线材生产方式在钢材生产上应用较多,适用于大批量、品种少的产品的生产。钛合金棒材产品具有小批量、多品种的需求特点,采用连轧式高速线材生产方式进行生产其成本较高,目前钛合金棒材生产主要采用三辊横列式轧机,因此对于横列式轧机轧制变形过程的研究非常必要。轧制变形量作为轧制变形的重要因素之一,对轧制棒材的最终产品性能有着重要的影响,所以对于轧制变形量的研究意义重大。
 
采用两种工艺制备的小于50mmTC4钛合金棒锻造态的低倍组织。从图1可以看出,采用工艺1制备的TC4钛棒的低倍组织均匀性较差,呈现从边缘部位的模糊晶逐渐向中心部位的半清晰晶过渡的现象;采用工艺2制备的棒材低倍组织均匀性良好,整个试样均为模糊晶状态。这说明采用工艺1进行锻造,铸锭和中间坯料心部组织被破碎和细化的程度不够,这与其总变形量较小直接相关,由于钛合金变形抗力较大,加之大规格钛棒材坯料的体积大,单一直拔变形也很难保证坯料心部变形充分。而工艺2充分利用4500t快锻机的大吨位锻造压力,使大规格坯料在两相区经过镦拔变形,保证了坯料的锻透性,且利用型砧拔长减少了坯料变形“死区”,使坯料不同部位均得到了充分变形,获得了破碎细化良好且一致性较好的组织。(1)采用p相区开坯和两相区镦拔+直拔的锻造工艺,可制备出组织、性能和探伤水平均满足供货技术要求的杏350mm大规格TC4钛合金棒材。(2)初生a相等轴化良好的组织有利于提高室温缺口应力断裂性能,方向一致性较强的短棒状a相组织会降低缺口应力断裂性能。
 
分别在采用两种工艺锻造得到的扣50mmTC4钛合金棒上沿纵向切取长度为75mm的棒材进行两种温度的普通退火处理,退火制度分别为Ml(720尤x2h/AC)和M2(790t:x2h/AC)。用肉眼观察锻后棒材的低倍组织;分别在锻造态和退火处理后的棒衬上1/2半径处沿横向截取金相试样,采用0LMPUS光学显微镜观察其微观组织。在退火处理后的棒材1/2半径处沿纵向线切割得到试样坯,机械加工成符合标准的室温拉伸和缺口应力断裂性能的测试试样,采用lnStron4507拉伸试验机和DN2缺口拉伸试验机对试样进行力学性能测试,观察缺口应力断裂试样缺口区域的显微组织。采用S0NIC-138VFD超声波探伤仪对两种工艺锻造得到的TC4钛合金成品棒材进行超声波无损探伤检测。
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