连续变断面循环挤压工艺参数对tc钛合金显微组织及硬度的影响_刘莹莹

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1、连续变断面循环挤压工艺参数对TC4钛合金显微组织及硬度的影响_刘莹莹第43卷第2期稀有金属材料与工程Vol.43,No.22014年2月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGFebruary2014连续变断面循环挤压工艺参数对TC4钛合金显微组织及硬度的影响刘莹莹1，刘长瑞1，王雷1，张勇召2(1.西安建筑科技大学，陕西西安710055)(2.西安航空发动机集团公司，陕西西安710021)摘要：采用连续变断面循环挤压对TC4钛合金进行变形，研究变形工艺参数对TC4合金沿径向显微组织及显微硬度的影响。结果表明，随着变形温度升高，α相尺寸虽然变化

2、较小但还是有一定程度的长大；变形速度对显微组织中初生α相的含量影响较小，但对其形态和晶粒尺寸的影响相对较大：低速变形时，初生α相呈长条状，而以较高速度变形时，初生α相晶粒呈等轴状，且晶粒有一定程度细化，这是由于在该变形条件下发生了完全动态再结晶；随着变形道次的增加，晶粒细化程度增加，当试样经6道次循环挤压后组织细化效果显著，由原始尺寸的10μm细化至4μm。变形温度及变形速度对试样沿径向的显微硬度分布影响较小，但循环道次却对其影响较显著，—————————————————————————————————————————————————————随着循环道次的增加，试样沿

3、径向显微硬度值较高且同一试样上的差异较小、分布较均匀，这与组织得到显著细化及均匀化有关。关键词：TC4钛合金；连续变断面循环挤压；变形工艺参数；显微组织；显微硬度中图法分类号：TG146.2+3文献标识码：A文章编号：1002-185X(2014)02-0440-05钛合金具有熔点高、密度小、强度高，同时具有良好耐热和耐腐蚀性等一系列优异性能，因此被广泛应用于航空航天等领域。钛合金在航空工业上的应用主要是用来制造航空发动机压气机盘、压气机盘叶片和机匣等一些重要零部件，其性能的好坏在很大程度上将会影响到发动机性能，进而会影响到飞机的性能。钛合金件的成形性与所采用的坯料的

4、组织形态、晶粒大小及分布有着非常密切的关系。有资料表明[1]，当采用某种方法能够获得等轴、细小、均匀的钛合金组织时，可以显著提高材料的塑性。目前，为了获得具有等轴、细小、均匀的钛合金组织，常用的方法有等通道转角挤压（equalchannelangularpress,ECAP）[2-5]、高压扭转（highpressuretorsion,HPT）[6-8]、多向锻造（multipleforging,MF）[9]、往复挤压（cyclicextrusioncompression,CEC）、累积轧制（accumulativerollbanding，ARB）、大挤压比挤压（hi

5、ghratioextrusion,HRE）等。这些方法除了从实验室向工业化生产转化的共性问题外，还存在着一些不足之处：（1）制备的试样尺寸规格小；（2）工具结构复—————————————————————————————————————————————————————杂；（3）成本高；（4）制备的材料存在明显的织构倾向，如对发展导致其性能在轴向和径向呈现各向异性[10,11]。较迅猛的ECAP法来说，也存在类似的这些问题，限制了其向工业化应用方向发展。本研究采用了一种新的大塑性变形方法—连续变断面循环挤压法（continuousvariablecross-sectio

6、n[12]对TC4钛合金进行变形，recycledextrusion，CVCE）以期获得具有等轴、细小、均匀的钛合金组织，这是由于此方法具有克服这些现有技术不足之处的特点：（1）可制备大规格块体细晶材料；（2）模具成本低，操作简单；（3）镦粗时克服了传统镦粗时出现的鼓形，且试样几何形状保持不变；（4）效率高、质量好等。本实验研究连续变断面循环挤压时变形温度、变形速度及挤压循环道次对TC4钛合金试样沿径向的显微组织及显微硬度分布的影响，其结果将为制备大规格块体细晶钛合金提供工艺技术参数及理论指导。1实验实验用TC4钛合金棒材是由宝钛集团提供的退火态Φ30mm的轧制棒材，

7、其名义化学成分为（质量分收稿日期：2013-02-05基金项目：国家自然科学基金（51101116）作者简介：刘莹莹，女，1977年生，博士，副教授，西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西西安710055，电话：029-82205097，—————————————————————————————————————————————————————E-mail:wfllyy7779@163.com第2期刘莹莹等：连续变断面循环挤压工艺参数对TC4钛合金显微组织及硬度的影响?441?数）：6.40%Al，4.2%V，Ti基，相变温度为989℃，其退火制度为800