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Ti-6Al-4V（TC4）鈦合金厚板的研制
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-02-26
美標AMS 4911L中Ti-6Al-4V（TC4）鈦合金板材最厚可達100mm。而因受制備工藝、使用水平等的限制，我國高性能的大規格TC4鈦合金厚板（厚度大于40mm，寬度大于2000mm）的制備仍面臨諸多挑戰。
???TC4鈦合金具有優異的綜合性能，產量占到整個鈦合金產品的50%以上，而其中宇航工業用量超過80%，主要被用做飛機的承力構件，其約占承力構件用鈦合金用量的70%～80%。目前，世界上一些國家制備大型鈦合金材料的技術已經成熟，并制定有相應的規范，例如美標AMS?4911L中Ti-6Al-4V（TC4）鈦合金板材最厚可達100mm。而因受制備工藝、使用水平等的限制，我國高性能的大規格TC4鈦合金厚板（厚度大于40mm，寬度大于2000mm）的制備仍面臨諸多挑戰。
隨著TC4鈦合金板材厚度增加、寬度變大，控制其組織均勻性、保持其強塑性匹配等的難度也將增大，而采用適宜的熱加工方法是制備大規格TC4鈦合金厚板的有效途徑。研究人員以熱模擬試驗所獲得的熱加工圖為參考，對變形量、軋制溫度等工藝參數進行了探索，并在2800mm四輥熱軋機上成功制備出板形良好且組織均勻的大規格TC4鈦合金厚板。
實驗用TC4鈦合金鑄錠經3次真空自耗電弧熔煉而成，質量為5t。鑄錠經扒皮后在上、中、下部分別取樣并進行成分分析，從分析結果可以看出，主元素Al、V以及雜質元素Fe、O在鑄錠上、中、下部分布均勻，無偏析，完全滿足制備大規格TC4鈦合金厚板的要求。
鑄錠經超聲波探傷后切除冒口和錠底，然后在大噸位快鍛機上經多向鍛造鍛成板坯。在板坯頭部橫斷面取樣，觀測厚度方向中部的顯微組織。在板坯頭部橫斷面同時切取Φ10mm的壓縮試樣，在Gleeble1500熱模擬實驗機上進行熱模擬試驗。其中，變形溫度分別設定為800、850、900、950、1000、1050℃，應變速率分別設定為0.01、0.1、1、10、20s－1。
接下來將板坯經加熱、換向熱軋、普通退火、表面處理后得到40～70mm厚TC4鈦合金板材。利用MTS試驗機測試板材的室溫拉伸性能；利用奧林巴斯顯微鏡觀察其金相組織。結果表明：
（1）通過熱模擬試驗結果所制定的熱軋工藝成功制備出綜合性能優異的大規格TC4鈦合金厚板。TC4厚板軋制的關鍵工藝參數及其適宜的控制范圍為加熱溫度900～980℃，應變速率5～12s－1，最后火次的道次最大變形率不低于15%～20%。
（2）所制備的TC4鈦合金厚板的顯微組織為雙態組織，由平均晶粒尺寸為25μm的等軸初生α相、拉長的次生α相及晶間β相組成，其室溫抗拉強度為925～960MPa，屈服強度為870～910MPa，延伸率為12.0%～14.5%。
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