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轧制对TC4钛合金组织及力学性能的影响

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 15:53:44
TC4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。
 
等轴组织的TC4钛合金坯料经不同轧制变形量轧制后得到的棒材的室温力学性能曲线。当轧制变形量小于70%时,棒材组织破碎不明显,组织中的等轴a相未发生显著细化,同时组织中的等轴a相含量有一定的减少,且随着轧制变形量的增加等轴a相含量减少的越多,这是因为当轧制变形量小于70%时,对于横列式轧制变形过程来说,此变形量不足以对原始等轴组织中的等轴a相进行破碎,同时在轧制过程中由于轧制温升的产生,使得组织中部分a相向(3相转变,因此造成轧后钛棒组织中等轴a相破碎不明显,同时造成轧棒组织中等轴a相比原始坯料组织中的等轴a相含量有一定减少;当轧制变形量超过70%后,轧棒组织开始发生破碎,原等轴a相得到了一定的细化,并且随着轧制变形量的增加,组织破碎越明显,形成的等轴a相越细小。由此可以看出,采用横列式轧机进行轧制变形时,对于等轴组织的原始坯料,若要获得更加细小的等轴组织,则需要超过80%的轧制变形量才可以将原始的等轴组织破碎。轧制变形量为70%时,钛棒的强度突然降低,塑性升高,这与显微组织分析结果基本一致,这是因为由于此变形量为横列式轧制变形的临界变形量,在此变形量下组织中的等轴a相含量降低,所以导致其强度降低,塑性升高。当轧制变形量小于70%时,随着变形量的增加,TC4钛合金棒的抗拉强度和屈服强度降低,断面收缩率和伸长率有一定升高;当轧制变形量超过70%后,TC4钛合金的强度随着轧制变形量的增加明显升高,塑性变化不大,这是因为当轧制变形量超过临界变形量70%后,组织中的等轴a相得到了进一步的破碎和细化,使组织中的等轴a相随着轧制变形量的增加更加细小,同时含量也随着变形量的增加而提高,从而造成轧后钛棒的强度随着变形量的增加而明显升高。
 
通过以上分析可以看出,两种组织类型的TC4钛合金坯料经轧制变形后,其室温力学性能的变化与组织的演变规律基本一致,组织的演变决定了TC4钛合金棒材的室温性能。70%的轧制变形量是原始组织为等轴组织和魏氏组织的TC4钛合金棒材的性能分界点。当轧制变形量低于70%时,原始组织为等轴组织的TC4钛合金棒材的强度随着轧制变形量的增加而降低,塑性随着轧制变形量的增加而升高;当轧制变形量超过70%后,两种组织类型的TC4钛合金棒的室温强度随着轧制变形量的增加有很大的提高,塑性随着轧制变形量的增加变化不大。(1)70%的轧制变形量为TC4钛合金棒的室温力学性能变化的分界点,TC4钛合金棒材的强度和塑性在此变形量前后呈规律性变化。(2)对于原始组织为魏氏组织的TC4钛合金棒,当轧制变形量超过70%时,钛棒的强度随着轧制变形量的增加而显著升高,塑性随着变形量的增加变化不大;当轧制变形量超过90%时,原始魏氏组织被完全等轴化,形成细小均匀的等轴组织,此时钛棒的强度和塑性获得较好的匹配。(3)对于原始组织为等轴组织的TC4钛合金棒材,当轧制变形量小于70%时,钛棒组织破碎不明显,组织中的等轴a相含量随着变形量的增加而减少,同时钛棒的强度随着变形量的增加而降低,塑性随着变形量的增加而增加;当轧制变形量超过70%时,钛棒组织发生明显破碎和细化,变形量越大,组织破碎越明显,同时钛棒的强度随着变形量的增加而明显提高,塑性随着变形量的增加变化不大。
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