一种新型近α钛合金锻造工艺的优化.pdf

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1、第2期(总第183期)机械工程与自动化NO．22014年O4月MECHANICALENGINEERlNG&AUT()MATI()NApr．文章编号：1672—6413(2014)02—0103—02一种新型近钛合金锻造工艺的优化张智，李维，廖强，侯鹏，吴华，张晓东(西部钛业有限责任公司．陕西西安710201)摘要：通过对一种新型Ti-Al—Zr-Mo系近口钛合金进行不同的锻造工艺。来获得不同的显微组织．并研究这些不同的显微组织对合金力学性能的影响规律，最终得出与力学性能合理匹配的最优化锻造工艺。研究表明：经过卢相区均匀化处理，在920℃下锻造后合金的组织及性能达到最佳匹配。关

2、键词：钛合金；锻造工艺；均匀化处理中图分类号：TG316：TG146．23文献标识码：A0引言保温后进行水冷处理。所有试样均在5O变形量下钛合金以其密度小、比强度高、低温及高温力学性做镦粗拔长，待锻造工艺结束后，观察其低倍组织，并能优良、耐蚀、可焊性好等特点而成为航空航天领域一取拉伸试样，试样经750℃／1h空冷退火处理后，测种重要的结构材料。随着我国航空航天事业的快速发试其室温力学性能，并观察高倍金相显微组织。展，航空航天专用结构对钛合金力学性能的要求也越表2．试样锻造工艺来越高]。Ti—AI—Zr-Mo钛合金就是适用于现阶段试样编号变形温度(℃)锻前处理航空航天工程需要的

3、新型近a钛合金。由于该合金为A均匀化处理960B未经均匀化处理近a型钛合金，强化热处理工艺对改善合金性能效果C92均匀化处理不是很不明显[4]。因此，通过研究锻造工艺对合金的0D来经均匀化处理组织和性能的影响，得出最优化的锻造工艺显得尤为室温拉伸试验按照GB／T228—2O02<(金属材料室必要。本文深入研究分析了不同变形温度及不同变形温拉伸试验方法》的标准在Instronl185电子万能试量对此钛合金组织与性能的影响，为制定该合金的锻验机上进行，金相分析在0IYMPUSPMG3光学显造工艺、获得良好的组织性能提供理论与实践方面的微镜上进行。依据。2试验结果及分析1试验材料及

4、方法2．1锻造工艺对低倍组织的影响1．1试验材料图l为经过不同锻造工艺后合金的低倍金相组试验用铸锭采用三次真空自耗电弧炉熔炼，表l织，图l中的(a)、(b)、(c)、(d)依次为A，B，C，D4个为铸锭杂质成分。试样的低倍组织。图1中的(a)和(h)为900℃变形温表l铸锭杂质成分(质量分数)度下的低倍组织，从中可以发现，960℃的变形温度下元素lFeClNlOlH5,Nf0．040．005l0．012f0．0510．002合金组织呈清晰晶，有些晶粒还有完整的晶界，且晶粒边部l0．040．006f0．012l0．05l0．002粗大，用肉眼可见，且组织不均匀；而图1中的(c)

5、和由表l铸锭杂质成分可以看出，合金已达到Eli(d)为920℃变形温度下的低倍组织，其表现为模糊(低间隙)级，该合金相变点经金相法测得为930℃。晶，且组织较细小、均匀。从图l中的(c)和(d)中还可1．2试验方法以观察到棒材R／2处至R／3处低倍组织相对棒材心铸锭经过开坯锻造后，改锻至~180×L，并锯切4部及边部较细小，因此，在该处取试样进一步分析其高等分~180×200试样，试样标识为A，B，C，D，并进行倍金相组织和力学性能。如表2所示的锻造工艺。2．2锻造工艺对高倍组织的影响表2中，均匀化处理是指试样先经过在p相加热图2为经过不同锻造制度后合金的高倍金相组收稿日期：

6、2013—09—18I修回日期；2013—10—29作者简介：张智(1984一)，男，陕西渭南人，助理工程师，硕士，主要从事钛及钛合金锻造工艺的研究。·l04·机械工程与自动化2014年第2期织。图2(a)和图2(h)为相变点之上的变形，从试样金低。这种变化符合一般的强度变化规律。相照片上可以清楚地看到没有完全破碎的晶界a，且晶界a连续，虽然经过变形破碎，但只有晶界处组织被破碎，而晶内组织未被破碎呈魏氏组织，且有一定的取向性。图2(c)为经过在两相区大变形量锻造后的组织，由于其原始组织经过均匀化处理，较细小，原始片层组织厚度较薄，易于破碎球化，经过大变形量锻造后，原始片层组织

7、已经基本上转化为等轴组织，球化程(a)试样A(b)试样B度高。而图2(d)由于未经过相区均匀化处理，原始组织较粗大，且厚度较厚，虽然经过锻造处理，但其组织没有完全球化，组织有一定的取向性。(c)试样C(d)试样D图2不同锻造制度试样高倍金相组织{≮O晒O∞O弱O∞00∞00∞0试样图3不同锻造制度试样力学性能3结论(1)对于此种合金，920℃变形后，合金的力学性图l不同锻造制度试样低倍组织能要优于960℃变形后的性能。2．3锻造工艺对室温力学性能的影响(2)合金锻造之前，先进行J8相区均匀化处理，合图3