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不同熱加工工藝對(duì)TC11鈦合金、TC11鈦棒組織和性能

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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(jī)盤(pán)、葉片等零件,是國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)用主要鈦合金材料,現(xiàn)已推廣應(yīng)用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件。隨著該合金的廣泛應(yīng)用,其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求也越來(lái)越嚴(yán)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(jī)械性能。科研人員采用鍛造和軋制設(shè)備分別生產(chǎn)規(guī)格為Φ73mm和Φ29mm的TC11鈦合金棒材,研究不同熱加工工藝對(duì)其組織和性能的影響。
  實(shí)驗(yàn)選用材料為某公司生產(chǎn)的三次真空自耗電弧熔煉錠,執(zhí)行相近工藝,開(kāi)坯、鍛造提供規(guī)格為Φ150mm的熱連軋軋制坯料以及Φ125mm的精鍛機(jī)鍛造用坯料,使用光學(xué)顯微鏡放大100倍進(jìn)行觀察,組織形貌均為較粗大的等軸組織且均勻一致。
  上述坯料分別在精鍛機(jī)和熱連軋?jiān)O(shè)備上生產(chǎn)規(guī)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。
  精鍛工藝:采用精鍛機(jī)設(shè)備進(jìn)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(chǎn)Φ73 mmTC11鈦合金 鍛造棒材。采用精鍛機(jī)設(shè)備進(jìn)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(chǎn)Φ29mmTC11鈦合金鍛造棒材。
  軋制工藝:采用熱連軋?jiān)O(shè)備進(jìn)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(chǎn)Φ73mmTC11鈦合金軋制棒材 。采用熱連軋?jiān)O(shè)備進(jìn)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(chǎn)Φ29mmTC11鈦合金軋制棒材。
  試樣采用950℃/1h·AC+530℃/6h·AC進(jìn)行退火處理后對(duì)不同工藝的成品棒材進(jìn)行組織和性能的檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明:
  (1)采用精鍛工藝生產(chǎn)的TC11規(guī)格為Φ73mm和Φ29mm棒材 成品,其顯微組織要比熱連軋工藝生產(chǎn)的棒材組織細(xì)小,且均勻性好。
  (2)在相同加熱溫度下,精鍛工藝生產(chǎn)的TC11鈦合金棒材各項(xiàng)力學(xué)性能優(yōu)于軋制棒材 ,適合生產(chǎn)組織和性能要求高的葉片用棒材;和精鍛生產(chǎn)方法相比,新型熱連軋工藝生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品的平直度和表面質(zhì)量較好,并可節(jié)約生產(chǎn)成品。
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