Ti55531高強高韌β型鈦合金板的熱處理工藝
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更新時間:2014-07-22
Ti55531合金是一種新型高強高韌β型合金,其名義成分為Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-1Zr。該合金擁有良好的淬透性和較寬的加工工藝范圍,特別適合制造必須承受巨大應力的零部件,比較適合用于結構件和起落架、機翼、發動機掛架之間連接裝置等。
??? Ti55531合金是一種新型高強高韌β型合金,其名義成分為Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-1Zr。該合金擁有良好的淬透性和較寬的加工工藝范圍,特別適合制造必須承受巨大應力的零部件,比較適合用于結構件和起落架、機翼、發動機掛架之間連接裝置等,在航空航天工業中日益受到青睞,現已應用在A380空客飛機上。與傳統近β型合金Ti-1023相比,該合金冶煉、加工成本低,不會產生明顯的成分偏析,且具有強度優異和斷裂強度高等優點,逐漸有取代Ti-1023的趨勢。目前對該合金的棒材熱處理工藝已有許多研究,但對板材熱處理尚未研究。用正交試驗方法優化了該合金板材的熱處理工藝,確定了最佳的熱處理工藝,為板材的生產提供了依據。
試驗材料經兩次真空自耗電弧爐熔煉制成鑄錠(鑄錠成分按合金名義成分控制),在3150t鍛造機上鍛造成板坯,然后在1200mm四輥可逆式熱軋機上軋至8.5mm。
試驗選用固溶溫度、固溶時間、時效溫度和時效時間四個因素,分別選用三個水平,采用正交設計表,研究不同因素對Ti55531鈦合金板材強度和塑性的影響。各試驗因素的水平見表1。
表1 正交試驗因素及水平
水平
|
固溶溫度/℃
|
固溶時間/min
|
時效溫度/℃
|
時效時間/h
|
1
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780
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40
|
550
|
4
|
2
|
800
|
50
|
600
|
6
|
3
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820
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60
|
650
|
8
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試驗結果如下:
(1)各因素對抗拉強度影響大小為:時效溫度>固溶溫度>時效時間>固溶時間;對屈服強度影響大小為:時效溫度>固溶溫度>固溶時間>時效時間;各因素對延伸率影響大小為:時效溫度>固溶溫度>時效時間>固溶時間。
(2)Ti55531鈦合金板材經800℃/60min AC+650℃/6h FC熱處理后,抗拉強度為1242MPa,屈服強度1122MPa,延伸率10.0%,合金具有良好的強度塑性匹配;原始β晶界處有晶界α析出,并在β相基體上α相均勻析出。由于650℃的時效溫度較高,細小彌散的點狀α相逐漸粗大,針狀組織更加清晰和密集,并且析出的次生α相數量明顯粗化聚集。
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