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熱處理對低成本TC4合金板材組織和性能的影響

發布人:上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn 更新時間:2016-02-24
科研人員通過對板材進行不同的熱處理,研究其對TC4鈦合金板材顯微組織和力學性能的影響,進而揭示TC4合金熱處理工藝與組織和性能的關系,為合金更為廣泛的應用提供實驗數據和技術支持。

?Ti-6Al-4V鈦合金已成為世界上所有鈦合金牌號中品種規格較齊全、工業用量最大的國際通用型鈦合金。不過,成本問題限制了鈦合金的廣泛應用。其中,占總成本60%以上的鈦合金加工成本是各國降低成本研究的重點。上世紀80年代末,國際上引入冷床熔煉技術。電子束冷床熔煉技術除了能夠較好地消除高、低密度夾雜,獲得細晶均質鑄錠外,用電子束冷床爐生產的扁錠,可直接進行軋制,省去了圓錠開坯、鍛造等工序,能最大限度縮短生產流程,降低消耗,節約成本。電子束冷床爐單次熔煉Ti-6Al-4V合金鑄錠直接軋制的板材在航空、兵器等領域獲得應用。

利用公司從德國進口2400kW電子束冷床熔煉爐,大量添加殘料約占原材料的80%),單次熔煉出TC4鈦合金扁錠;將扁錠表面處理、包覆后在1200mm可逆式熱軋機上經多火次換向軋制,成功熱軋出8厚板材,實現了TC4鈦合金板材的低成本化制備。產品的內部組織決定其最終的使用性能,通過調節鈦合金的熱處理規范可改變其組織和力學性能??蒲腥藛T通過對板材進行不同的熱處理,研究其對TC4鈦合金板材顯微組織和力學性能的影響,進而揭示TC4合金熱處理工藝與組織和性能的關系,為合金更為廣泛的應用提供實驗數據和技術支持。
實驗用材料取自上述公司板帶廠生產的低成本TC4鈦合金8mm厚板材,其化學成分符合GB?3620-2007規定。板材采用單向和交叉換向工藝軋制,由于換向工藝不僅能夠消除組織不均勻性,而且可以減小性能的各向異性,獲得較好的強度與塑性的匹配,因此本研究選用換向軋制工藝制備的板材。
板材軋制完成后,在板材本體上切取試樣并按選定的熱處理制度進行熱處理。熱處理制度如下:
A.?固溶750℃/1h,空冷+時效540℃/4h,爐冷;
B.?固溶930℃/1h,空冷+時效540℃/4h,爐冷
C.?固溶950℃/1h,空冷+時效540℃/4h,爐冷。
試樣熱處理后,分別進行顯微組織觀察和室溫力學性能測試。試驗結果如下:
1)TC4鈦合金板材固溶處理時,隨溫度升高,合金中的初生α含量顯著減少并逐漸趨于等軸化,而析出的次生α相含量增多。
2隨著固溶溫度的升高,合金的室溫抗拉強度增加,但增加的幅度不大,而延伸率則略有降低。
?(3固溶750℃/1h,空冷+時效540℃/4h,爐冷處理后合金的強度最高,強度與塑性匹配較好。與750℃固溶處理相比,合金的強度顯著提高。固溶930℃/1h,空冷+時效540℃/4h,爐冷處理后合金的強度、塑性與930℃固溶處理的相當。而固溶950℃/1h,空冷+時效540℃/4h,爐冷處理后合金的強度比950℃固溶處理的低,而塑性則略高。固溶+時效熱處理后,隨固溶溫度升高,板材的強度和延伸率均呈下降趨勢,但均滿足GB/T3621-2007標準要求。

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