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TA18航空航天高強度鈦合金管材的軋制工藝
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-11-20
TA18合金即Ti-3A1-2.5V合金，是一種低合金化的近α鈦合金，不僅具有優(yōu)異的室溫、高溫力學性能和耐蝕性能，而且具有良好的冷、熱加工性能以及焊接性能。
TA18合金即Ti-3A1-2.5V合金，是一種低合金化的近α鈦合金，不僅具有優(yōu)異的室溫、高溫力學性能和耐蝕性能，而且具有良好的冷、熱加工性能以及焊接性能。因此，該合金成為航空航天管路系統(tǒng)的首選材料。隨著航空航天工業(yè)的不斷發(fā)展，對性能優(yōu)良的TA18合金管材的需求持續(xù)增長。
目前，國內通過冷軋技術生產強度為860MPa級的TA18管材尚不成熟。管材在軋制過程中易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，同時成品管的高強度和高塑性也難以同時保證。因此，國內對高強高韌TA18合金管的需求一直依賴進口。
科研人員通過試制不同規(guī)格的TA18管材，研究內徑減徑率與壁厚減壁率的比值Q、累積變形率ε以及退火溫度對成品管的顯微組織和性能的影響，從而優(yōu)化合金的加工工藝，為高強高韌TA18合金管的國產化提供技術指導和借鑒。
實驗原料選用一級海綿鈦、A1-V中間合金以及Al豆、Al箔，經過多次真空自耗電弧爐熔煉，制成Φ430mm的TA18合金鑄錠。鑄錠經β區(qū)開坯，在α＋β兩相區(qū)精鍛成Φ130mm棒坯，然后在2500t臥式擠壓機上擠成Φ45mm×8mm合金管坯。通過在兩輥LG和三輥LD軋機上進行多道次冷軋和表面處理，再在真空退火爐中進行退火后，制備成Φ25mm×1.8mm、Φ22mm×1.6mm、Φ20mm×1.5mm、Φ18mm×1.3mm、Φ16mm×1.2mm、Φ14mm×1mm、Φ12mm×0.9mm、Φ10mm×0.7mm、8mm×0.6mm和Φ6mm×0.5㎜10種規(guī)格的成品管材。
管材的室溫拉伸性能測試在新三思10t試驗機上進行，測試標準為ASTM?E8?M。管材試樣經磨制、拋光后，使用腐蝕劑對試樣的軸向截面進行腐蝕，侵蝕時間15～20s。用光學顯微鏡觀察試樣的顯微組織。試驗結果表明：
（1）當累積變形率不大于55%，且內徑減徑率與壁厚減壁率之比Q值控制在0.53～1.14時，TA18實驗管材在兩輥軋機上可順利軋制，內、外表面無裂紋。
（2）TA18實驗管材加工態(tài)的強度隨著變形率的增大逐漸升高，但變形率對管材塑性的影響存在一臨界值。當變形率低于44%時，變形率對管材加工態(tài)的塑性影響不大；當變形率超過44%時，管材塑性隨著變形率的升高逐漸下降。
（3）隨著退火溫度的升高，TA18實驗管材的強度逐漸降低，延伸率逐漸升高，同時由于變形率不同造成的加工硬化效應也隨之減小。當變形率為30%～80%時，再結晶退火幾乎可以完全消除變形率對管材力學性能的影響。但是當變形率過小（23%）時，管材再結晶態(tài)的塑性仍然較低，這是由于變形率過小的管材再結晶晶粒尺寸分布不均勻而引起的。
（4）當變形率為51%，退火制度為550℃，90min時，Φ12mm×0.9mm的TA18實驗管材的力學性能為：UTS=920MPa，YS=755MPa，El=14%。
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