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TC4鈦合金板自由鍛造板坯性能的解析

文字來源:深圳市圣瑞金屬科技有限公司人氣:573發布時間:2018-05-07

Ti6Al4V鈦合金(國內牌號TC4)具有中等的室溫和高溫強度,良好的蠕變抗力和熱穩定性,較高的疲勞性能和抗裂紋擴展抗力(海水中),以及良好的斷裂韌性和熱鹽應力腐蝕性能,適用于各種壓力加工方法成形,并采用各種方式進行焊接和機械加工。作為一種多用途材料,Ti6Al4V鈦合金已經在航空航天工業和民用工業獲得了廣泛的應用
隨著國內航空航天產品升級換代,對Ti6Al4V鈦合金大規格板材的需求日益增加,對其各種力學性能和成形性能也提出了越來越高的要求。高質量、大規格板坯是成功制備Ti6Al4V鈦合金大規格板材的關鍵。

科研人員主要研究寬幅板坯不同變形區的顯微組織差異,旨在提高Ti6Al4V鈦合金細晶板坯的制備成熟度和批產穩定性,為后期高品質細晶寬幅板材的軋制奠定組織基礎。

試驗選用工業化生產的TC4鈦合金大型鑄錠。其采用真空自耗電弧爐3次熔煉,經扒皮后在鑄錠上、中、下3個部位分別取樣并進行化學成分測試,3個樣本實測數據的平均值為(質量分數,%):Al6.42,V4.09,Fe0.02,O0.20,Ti余量。由此可以看出,Ti6Al4V鈦合金工業級大型鑄錠的主成分元素Al、V和雜質元素Fe、O含量均勻性良好,無偏析,滿足高質量、大規格板材對成分均勻性的要求。
采用多火次鐓拔自由鍛造工藝將鑄錠鍛造成板坯,鍛造設備為45MN快鍛機,鍛造后成品板坯尺寸為150mm×1060mm×1500mm。在距離板坯邊部約100mm處對板坯沿橫截面進行切割,觀察板坯橫向低倍組織,按照GJB2505A-2008標準進行評級。按照要求在板坯不同位置取金相試樣、拉伸試樣。依據GJB1538A-2008的標準進行顯微組織檢測并評級,對切取后的拉伸試樣坯料進行熱處理,熱處理工藝為810℃/1.5h/AC,對熱處理后的試樣依據GB/T228-2008的標準進行室溫拉伸性能測試。試驗結果如下:
(1)板坯橫向低倍組織為模糊晶,說明該鍛件鍛透性好,晶粒充分破碎,組織細化程度高。
(2)板坯橫向顯微組織以等軸狀α組織為主,板坯心部的初生α平均尺寸略大于其他部位。存在組織差異的原因是板坯心部變形量低于其他部位,晶粒破碎程度相對低。板坯縱向顯微組織以長條狀的初生α為主,沿著變形伸長方向的金屬流線明顯,晶粒細小均勻,各取樣部位組織一致性良好。

(3)板坯不同部位的室溫拉伸性能均滿足指標要求,且有較大的富裕,抗拉強度比標準要求高100MPa以上,屈服強度高出標準值87MPa以上,伸長率和斷面收縮率也有一定富余。強度指標實測數據離散度極小,伸長率指標差異較小,說明該鍛造工藝達到了對板坯成形均勻性的良好控制。

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