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TC6钛合金板加工工艺及性能优化的研究
浏览:0 发布日期:2019/5/15 17:16:10
TC6钛合金是一种综合性能良好的马氏体型Ti-Al-Mo-Cr-Fe-Si系的α+β两相热强钛合金,其名义成分为Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si,α/β转变温度在960~1000℃之间。该合金除具有普通钛合金比强度高、抗腐蚀性好等优点外,还具有良好的室温和高温综合力学性能,使用温度可高达450℃,常被用于制造航空发动机叶片、涡轮盘等重要部件,也可以用于制造飞机的隔框、接头等零件。国内对TC6钛合金锻件、铸件、管棒材等的加工工艺和性能优化已做了大量的工作,而对于TC6钛合金板材的研究较少,科研人员通过对TC6板材冷轧加工过程的控制,确定了TC6钛板冷轧加工的基本工艺参数,研究了TC6钛板材的冷轧加工性能。实验用TC6钛合金铸锭是经真空自耗电弧炉三次熔炼得到,其β转变温度为975~985℃,具体化学成分为(wt.%):Al6.2,Mo2.5,Cr1.4,Fe0.41,Si0.29,O0.10,Zr<0.01,C<0.01,N<0.01,Ti余量。实验用TC6铸锭在β相区开坯,α+β两相区锻成板坯。板坯在β转变温度以上热轧开坯,在α+β两相区轧制到3.5mm,经中间退火和酸洗后,进行冷轧加工硬化实验。加工率每增加5%时,从板材头部切200mm长实验料一块,余下钛板继续轧制,如此反复轧制、取样,直至板材出现边裂或表面裂纹为止。然后将切下的不同加工变形量的200mm实验材料进行测试,分别测试实验板的厚度、宽展、边裂、组织和力学性能。裂纹是钛板经常出现的缺陷。钛焊缝裂纹属于冷裂纹,主要是由焊缝中氢引起的。氢的来源主要有钛板材及钛焊丝中的水分和油污,环境湿度是焊缝增氢的主要原因。焊接时在高温作用下,大量的氢溶解在熔池中,在焊缝的冷却和凝固过程中,由于溶解度的迅速降低,氢极易逸出。如果焊缝冷却速度过快,氢来不及逸出保留在焊缝中,将使焊缝中的氢处于过饱和状态,因而氢要极力进行扩散,并促使这一区域进一步脆化。上述实验显微组织在Axiovert 200 MAT光学显微镜上观察,力学性能在Instron5885拉伸试验机上进行测试。试验结果如下:(1)从冷轧加工硬化曲线中可以发现,抗拉强度和屈服强度随着加工率增加而增加,而延伸率逐渐下降,这主要是由于随着冷轧加工率的增加,位错密度增加,加工硬化加剧。当加工率达到27%左右时,抗拉强度和屈服强度曲线趋于水平,说明进入难变形阶段。(2)TC6钛合金板最大冷轧加工率可达到30.3%,此时材料的延伸率降至5.8%,观察钛板表面开始出现褶皱和浮凸,边部出现裂纹。冷轧加工率达到30.3%时宽展量为20mm。
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