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TC18鈦合金大規格棒材鍛造工藝

2017-11-23 15:05
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TC18鈦合金大規格棒材鍛造工藝

TC18鈦合金名義成分為Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe,是一種高強、高韌鈦合金。合金突出的優點是在退火狀態下即具有很高的強度水平(1080MPa),采用強化熱處理后強度可達到1300MPa。并且淬透性極佳,截面淬透厚度可達250mm,由于截面厚度不受淬透性限制,特別適合制造飛機大型承力構件,這也是TC18鈦合金最突出的優點,其能采用普通低成本模鍛(在模鍛錘上進行)、熱模鍛和等溫模鍛等多種工藝生產出接近最終形狀的鍛件。該合金在伊爾-76等飛機上獲得了大量應用。

  科研人員通過對TC18鈦合金鑄錠經β區開坯,然后采用3種不同鍛造工藝得到Ф400mm棒材,并對所得棒材進行相同熱處理后,對獲得的顯微組織、力學性能等結果進行對比分析研究,從而獲得TC18鈦合金大規格棒材理想的鍛造工藝。

  試驗采用三次真空自耗電弧爐熔煉的Ф804mm、錠重為4000 kg鑄錠。(α+β)/β相轉變溫度為860~870℃。

  對該鑄錠在β區加熱,采用水壓機開坯鍛造,再采用不同鍛造工藝,經過多火次在單相區或α+β區加熱鍛造,最終鍛造成為Ф400mm棒材。對所得棒材進行相同熱處理后取樣進行組織、性能檢測。詳細工藝方案如下:

  工藝一:開坯+高低高+30%兩相區變形;

  工藝二:開坯+高低高+70%~85%兩相區變形;

  工藝三:開坯+高低高、水淬+70%~85%兩相區變形。

  研究結果表明:

  (1)采用工藝三(開坯+高低高、水淬+70%~85%兩相區變形鍛造工藝)所得Ф400mm棒材顯微組織與其他兩種工藝方案相比較,顯微組織均勻性和細化程度均優于其他方案。

  (2)采用工藝三(開坯+高低高、水淬+70%~85%兩相區變形鍛造工藝)所得Ф400mm棒材由于細晶強化機制影響,在保證塑性指標的情況下,獲得的強度指標最高。又由于工藝三所得晶粒細小均勻,裂紋擴展所經過途徑增長,使該工藝所得斷裂韌性指標明顯增加,綜合性能最好。


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