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退火温度对TA15钛合金棒显微组织和力学机能的影响

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引言

TA15钛合金是一种航空领域使用的资料 ,相当于19世纪60年代前苏联研造的BT20钛合金 ,兼具α和α-β型钛合金的利益 ,拥有优良的耐热性、强度、塑性、韧性、耐蚀性和抗委顿机能等[1-3] ,还拥有优良的加工机能 ,使用温度可达500℃ ,已成功利用于飞机承力框、防护罩和发起机零件等 ,是国内最成熟、利用最宽泛迪胙合金之一[4-7] 。

TA15钛合金棒

TA15钛合金的机能与其组织亲昵有关[8] 。TA15钛合金通常要进行退火处置 ,退火温度的选择尤为沉要[9-11] 。本文对TA15钛合金进行了分歧温度的退火处置 ,钻研了退火温度对其显微组织和室温及高温力学机能的影响 。

1、试验资料和步骤

试验用TA15钛合金选取真空自耗炉三次熔炼 ,铸锭尺寸为φ760mm×2000mm ,化学成分如表 1 所示 。

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断根铸锭表表的异物 ,涂刷防护涂层 ,在20t台车式燃气炉中分段加热 ,即800℃预热150min ,升温至1150℃保温3h后铸造开坯成φ600mm×1000mm坯料 。铸造工艺为:首吓酌60MN快锻机在β相区(1000~1150℃)进行屡次自由锻 ,变形量为40%~45%;随后在α-β两相区(940~970℃)进行屡次自由锻 ,变形量为35%~45%;最后选取20MN快锻机在α-β两相区(920~950℃)进行2火次拔长和摔圆成棒材 ,变形量为15%~40% ,直径为350mm 。将棒材造备成φ350mm的退火处置用试棒 ,别离在760℃、800℃和840℃保温2h空冷至室温 。

将退火后的试棒按GB/T228.1-2010加工成标距为25mm、标距直径为5mm的拉伸试样 ,选取AG-X全能拉伸试验机进行室和善高温(500℃)拉伸试验 ,应变速度为10-3s-1 。

造备金相试样 ,而后选取JSM-6510型扫描电子显微镜进行金相检验和拉伸断口分析 。

2、了局与会商

2.1显微组织

图1为TA15钛合金经分歧温度退火后的显微组织 。从图1能够看出 ,TA15钛合金显微组织重要由初生α相和α+β两相组成 ,退火过程中合金不仅产生了再结晶 ,相成分和相比例也产生了变动 。

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图 1 760 ℃(a)和 840 ℃(b)退火的 TA15 合金的显微组织

在较低温度(760℃)退火的合金中初生α相含量较高而球化水平不及 ,如图1(a)所示 。随着退火温度的提高(840℃) ,β相转变的组织逐步增多 ,其中藐幼的α相散布杂乱 ,如图1(b)所示 。这种组织有利于提高合金的强度 ,但高温下充分球化也使其塑性略微降低 。

2.2力学机能

2.2.1室温力学机能

图2为退火温度对TA15钛合金室温力学机能的影响 。由图2可知 ,随着退火温度的升高 ,TA15钛合金的抗拉强度升高 ,屈服强度先升高后略微降落 ,断后伸长率降低 。这与TA15钛合金强度随退火温度的升高而升高的法规一样[12] 。

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图 2 退火温度对 TA15 钛合金室温力学机能的影响

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图 3 退火温度对 TA15 钛合金高温力学机能的影响

2.2.2高温力学机能

图3为TA15钛合金的高温力学机能随退火温度的变动 。从图3能够看出 ,随着退火温度的升高 ,合金的高温抗拉强度和屈服强度逐步升高 ,而高温断后伸长率逐步降低 。与室温拉伸机能相比 ,高温抗拉强度比室温的约低300MPa ,而断后伸长率比室温的约高5% 。

3、断口分析

3.1室温拉伸断口

图4为760℃和840℃退火的TA15钛合金室温拉伸断口的微观描摹 。图4批注 ,TA15钛合金的室温断裂机造均为韧性断裂 ,塑性较好 。随着退火温度的升高 ,拉伸断口的韧窝变幼和变深 ,批注断后伸长率逐步升高[13] 。

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图 4 760 ℃(a)和 840 ℃(b)退火的 TA15 钛合金室温拉伸断口的扫描电镜描摹

3.2高温拉伸断口

图5为TA15钛合金高温拉伸断口的微观描摹 ,断口有显著的韧窝 ,显示出韧性断裂特点 。高温(840℃)退火的合金高温拉伸断口韧窝直径较低温(760℃)退火的合金藐幼 ,并且随着退火温度的降低 ,合金的拉伸断口韧窝逐步变深 。因而 ,高温退火的合金塑性较好 。这可能与高温拉伸过程中裂纹扩大速度较幼有关 。

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图 5 760 ℃(a)和 840 ℃(b)退火的 TA15 钛合金高温拉伸断口的扫描电镜描摹

4、结论

(1)随着退火温度的升高 ,TA15钛合金中β相转变的组织逐步增多 ,藐幼的α相充分球化且散布杂乱 。

(2)随着退火温度的升高 ,TA15钛合金的室温抗拉强度逐步升高 ,室温屈服强度先升高后有略微降低 ,断后伸长率逐步降低;高温抗拉强度和屈服强度均随着退火温度的升高而升高 。

(3)TA15钛合金以韧性断裂为主 ,且随着退火温度的升高 ,拉伸断口的韧窝直径变大变浅 。

参考文件

[1]谢旭霞 ,张述泉 ,汤海波 ,等.退火温度对激光溶解沉积TA15钛合金组织和机能的影响[J].罕见金属资料与工程 ,2008 ,37(9):1510-1515.

[2]吴斌 ,唐鼎承 ,贺幼帆 ,等.激光金属沉积TA15钛合金工字梁委顿机能钻研[J].罕见金属 ,2022 ,46(5):545-553.

[3]邢如飞 ,许星元 ,黄双君 ,等.激光沉积建复TA15钛合金微观组织及力学机能[J].资料与工程 ,2018 ,46(12):144-150.

[4]王维 ,李辛觉 ,赵朔 ,等.激光沉积建复TA15激光沉积件的组织和委顿机能[J].罕见金属 ,2019 ,43(10):1047-1053.

[5]卞宏友 ,雷洋 ,李英 ,等.预热对激光沉积建复TA15钛合金描摹尺寸和组织的影响[J].中国有色金属学报 ,2016 ,26(2):310-316.

[6]付应乾 ,董新龙.工业纯钛动态压缩个性及粉碎的尝试钻研[J].罕见金属资料与工程 ,2016 ,45(1):102-106.

[7]黄朝文 ,赵永庆 ,辛社伟 ,等.高强韧钛合金热加工变形特点及其影响成分[J].钛工业进展 ,2016 ,33(1):8-14.

[8]许良 ,黄双君 ,王磊 ,等.激光沉积建复TA15钛合金委顿机能[J].罕见金属资料与工程 ,2017 ,46(7):1943-1948.

[9]张治民 ,任璐英 ,薛勇 ,等.热等静压Ti-6Al-4V钛合金热变形微观组织演变[J].罕见金属资料与工程 ,2019 ,48(3):820-826.

[10]徐磊 ,郭瑞鹏 ,吴杰 ,等.钛合金粉末热等静压近净成形钻研进展[J].金属学报 ,2018 ,54(11):1537-1552.

[11]阴中炜 ,孙彦波 ,张绪虎 ,等.粉末钛合金热等静压近净成形技术及发展示状[J].资料导报 ,2019 ,33(7):1099-1108.

[12]乔虹 ,曾元松 ,王富鑫 ,等.熔铸态和锻态TiBw/TA15复合伙料热变形行为钻研[J].钛工业进展 ,2023 ,40(1):1-9.

[13]张金勇 ,陈冠方 ,张帅 ,等.亚稳β型TRIP/TWIP钛合金钻研进展[J].罕见金属资料与工程 ,2020 ,49(1):370-376.

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