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制备钛合金超细晶增强超塑性工艺

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-6-8 10:14:27

拥有高强度质量比、高温下的高强度、耐腐蚀和热稳定性等一系列优越性能而广受关注,不过,钛和钛合金的传统用途主要集中在航空航天与航海工业领域。民用钛材的制约因素主要在产品成本。钛的粉末冶金是一种完全不同于其他技术的钛零部件生产方法,粉末冶金生产零部件,用的是粉末而不是海绵钛;粉末冶金可以限制与传统钛生产相关的浪费,不需要真空电弧重熔、电子束熔炼或等离子弧熔炼;粉末可以直接形成任何形状或轧制成品,减少制造一个零部件所需的原材料,产出更高。这一工艺也可以生产近净形零部件,减少传统零部件生产中通常伴随的浪费,工艺步骤少,提高了产出。不过,粉末冶金也存在一些有待改进的问题,其中最主要的是污染控制问题,任何污染都将使金属不能适用于高精密零部件。航空领域的高结构标准使得粉末冶金钛合金出现在航空市场面临重重困难,但它完全可以应用于结构要求没有那么严格的民用领域。其中,最有可能大规模应用的行业就是汽车行业。汽车市场很庞大,一旦钛材在汽车行业的应用得到推广,其用钛量将远远超过目前的航空、航天市场。

钛合金的氢技术以材料本身为出发点,通过改善材料微观组织结构的方法,显著降低了钛合金的超塑性变形温度,提高了变形速率,明显地提高了生产效率。而且该技术工艺简单,成本较低,它的成功应用将为钛合金超塑性成形技术成为一种经济、实用的加工技术创造有利条件,同时也将攻克制约钛合金扩大应用的瓶颈,大幅度地降低钛合金零件的制造成本,提高零件的使用性能,为钛合金的广泛应用提供坚实的基础。

在制备钛合金超细晶增强超塑性性能的工艺中,氢不但在热加工过程中起到了软化钛合金的作用,而且对微观组织、相成分、协助塑性变形和形成超细晶组织都发挥了积极的作用。在此工艺中,氢主要有以下几方面的作用:
(1)氢对钛合金的软化作用,降低流动应力,利于进行塑性变形。
(2)从B相温度范围内快冷过程中,获得具有均匀的高密度位错的针状马氏体,有利于氢化物的形核。
(3)氢的加入降低了钛合金的相转变温度,使钛合金热加工的温度低至形成位错胞结构,利于沉淀相弥散分布。
(4)通过氢的溶解,形成高密度位错区域,为再结晶提供形核的场所。
(5)真空退火过程中发生等相变,氢化物发生分解,A相发生再结晶,最终形成细小、等轴的两相组织。
当然,超细晶钛合金晶粒尺寸的控制不仅与氢的作用有关,还与塑性变形的工艺参数有关,尤其是变形温度和变形量对晶粒尺寸的影响很大,在此不予细述。

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