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不同熱加工工藝對TC11鈦合金、TC11鈦棒組織和性能的影響

2020-11-20 09:50:18
     TC11鈦合金是一種α+β型耐熱鈦合金,主要用于制造飛行器壓氣機盤、葉片等零件,是國產航空發動機用主要鈦合金材料,現已推廣應用于火箭發動機的轉動部件。隨著該合金的廣泛應用,其各項技術指標的要求也越來越嚴格。
  在鈦合金的變形半成品中,特別是在兩相鈦合金的變形半成品中,合金成分、坯料原始組織、加熱制度、變形率、變形均勻性和變形的溫度條件是影響棒材最終宏觀組織的基本因素,而不同的組織則能夠大幅度地改變半成品的機械性能??蒲腥藛T采用鍛造和軋制設備分別生產規格為Φ73mm和Φ29mm的TC11鈦合金棒材,研究不同熱加工工藝對其組織和性能的影響。實驗選用材料為某公司生產的三次真空自耗電弧熔煉錠,執行相近工藝,開坯、鍛造提供規格為Φ150mm的熱連軋軋制坯料以及Φ125mm的精鍛機鍛造用坯料,使用光學顯微鏡放大100倍進行觀察,組織形貌均為較粗大的等軸組織且均勻一致。


鈦合金

  上述坯料分別在精鍛機和熱連軋設備上生產規格為Φ73mm和Φ29mm的TC11鈦合金棒材,加熱溫度均為970℃,變形速度為2.5m/s。
  鈦合金廠家的精鍛工藝:采用精鍛機設備進行一火次4道次變形,總變形量為65.9%,平均壓下量為13mm,生產Φ73 mmTC11鈦合金鍛造棒材。采用精鍛機設備進行三火次9道次變形,單火次平均變形量為61.1%,平均壓下量為8mm,生產Φ29mmTC11鈦合金鍛造棒材。
  軋制工藝:采用熱連軋設備進行一火次9道次變形,總變形量為76.3%,平均壓下量為35mm,生產Φ73mmTC11鈦合金軋制棒材。采用熱連軋設備進行兩火次15道次變形,單火次平均變形量為80.3%,平均壓下量為29mm,生產Φ29mmTC11鈦合金軋制棒材。
  試樣采用950℃/1h·AC+530℃/6h·AC進行退火處理后對不同工藝的成品棒材進行組織和性能的檢測。試驗結果表明:
 ?。?)采用精鍛工藝生產的TC11規格為Φ73mm和Φ29mm棒材成品,其顯微組織要比熱連軋工藝生產的棒材組織細小,且均勻性好。
 ?。?)在相同加熱溫度下,精鍛工藝生產的TC11鈦合金棒材各項力學性能優于軋制棒材,適合生產組織和性能要求高的葉片用棒材;和精鍛生產方法相比,新型熱連軋工藝生產效率高,產品的平直度和表面質量較好,并可節約生產成品。


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