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TC4鈦棒微組織及力學性能的研究

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2016-1-5 16:10:02

本文探討了鍛造工藝對TC4鈦合金棒材顯微組織及其力學性能的影響,對比分析了三種鍛造工藝的顯微組織、力學性能以及超聲波探傷水平,為TC4鈦合金棒材的工業生產及工藝改進提供理論參考和依據。通過實驗數據分析我們可以看到,二種工藝下TC4鈦合金棒材的室溫拉伸性能差異較小,強度區別不大,均滿足標準要求。因等軸組織和雙態組織的TC4鈦合金棒材均具有良好的熱穩定性'所以經400°C,100h熱暴露后的熱穩定性能也差異較小,但A工藝的蠕變性能大于0.2%,不滿足產品標準的要求。而工藝B和C蠕變性能均小于0.2%,可滿足產品標準要求,且工藝C表現出更好的高溫蠕變性能。結合圖2和圖3分析認為,TC4鈦合金棒材鍛后組織中初生a和次生a的相對含量,以及次生a的形態對其蠕變性能有較大的影響。初生a含量較低時蠕變性能優于初生a含量較高時,分布在p基體上的次生a呈局部取向一致的細針狀時蠕變性能更好。這是因為,顯微組織中的條狀a相比等軸a的抗蠕變能力較好。在緩慢的蠕變過程中,等軸組織的滑移變形是從個別a晶粒中開始的,隨著應變量增加,滑移占據較多的a晶粒后向周圍的p晶粒擴展,所以蠕變空洞形核較遲,但一旦形成空洞,即可迅速擴展而形成準解理斷裂。

而通過工藝C得到的鈦棒材在超聲檢測時雜波水平在中0.8-12dB,元全可;兩足葉片用TC4鈦合金棒材的產品標準要求。這也表明了提升TC4鈦合金棒材的鍛造溫度,減小變形抗力增加棒材的鍛透性,可有效提高其組織均勻性,提高其探傷水平。通過三種鍛造工藝試驗,綜合比較分析不同工藝下TC4鈦合金棒材在顯微組織、力學性能以及超聲波探傷水平上的試驗數據,我們得出了以下結論:
1.鍛造溫度對TC4鈦合金棒材顯微組織影響比較明顯,溫度較低時,棒材組織中初生a含量較高,析出次生a相較少;適當提高鍛造溫度后,初生a含量顯著降低,析出細針狀次生a相增加。
2.初生a含量和分布于p基體上的次生a形態對蠕變性能有較大影響,較少的初生a加細針狀次生a組織可得到良好的抗蠕變性能。
3.鍛造溫度升高,增加了TC4鈦合金棒材的鍛透性,長條或大塊a被完全破碎后組織更加均勻,從而提高了超聲波探傷水平。

TC4鈦合金(Ti-6Al--4V),是一種近a型耐熱鈦合金。它具有較高的室溫高溫強度、良好的熱穩定性和高溫蠕變性能等諸多優點,主要用于飛機發動機壓氣機盤、1~3級轉子葉片等高速旋轉部件。這些構件,長期在苛刻工作環境下使用,必須要具有良好的室溫高溫力學性能,尤其要具備較高的熱穩定性和高溫蠕變性能,因為這些性能不僅決定了合金的使用壽命更決定了發動機的安全可靠性。

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