热加工工艺对叶片用TC4钛合金棒材组织与性能的影响

为优化发动机叶片用TC4钛合金棒材热加工工艺,对比研究了相同条件下精锻和轧制工艺对棒材组织与性能的影响,以及精锻温度和精锻变形量对棒材组织与性能的影响。结果表明：与精锻相比,轧制变形时间短、温升明显,导致轧制棒材初生α相含量低,室温强度和高温强度明显低于精锻棒材,但组织更加均匀,超声探伤杂波水平低。此外,随着精锻温度的升高,棒材初生α相含量减少,室温强度和高温强度下降,但超声探伤杂波水平降低;随着精锻变形量的增大,棒材变形不均匀性加剧,室温强度和高温强度逐渐提高,但超声探伤杂波水平增大。精锻温度为940℃时,TC4钛合金棒材的组织与性能匹配较好。     

TA6钛合金板材换向轧制工艺研究

通过设计两种换向轧制工艺,采用2 800 mm四辊可逆热轧机成功制备了满足GJB 2505A—2008标准要求的3.5 mm厚TA6钛合金薄板,并研究了轧制工艺对TA6钛合金板材显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:采用这两种不同轧制工艺轧制TA6钛合金板材,当总变形量为72%时,板材内部均为混乱的魏氏组织,且组织均匀性差,纵横向抗拉强度差值大于50 MPa;随着变形量增大,组织不断细化,强度不断提高,当变形量达到89%以上时,与B工艺相比,采用A工艺得到的板材组织均匀性更好,且纵横向抗拉强度差值小于20 MPa。采用A工艺制备的TA6钛合金板材退火后为细小均匀的再结晶组织,且力学性能满足GJB 2505A—2008标准要求。     

镦粗变形工艺对TC18组织和性能的影响

研究了不同镦粗变形工艺对TC18钛合金棒材的显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,TC18钛合金棒材首先在β单相区加热并施加大变形量锻造,而后在（α＋β）两相区加热并以适当变形量锻造,可获得强度、塑性和韧性等综合性能的良好匹配。     

热处理温度对TC20钛合金细晶棒材组织和性能的影响

TC20钛合金具有较低的密度、合适的强度以及优良的生物相容性、耐腐蚀性、可加工性等特点,被广泛用作生物医用材料。细小均匀且稳定的显微组织是保障和提高TC20钛合金产品使用寿命的关键,因而研究相同加工条件下,热处理制度对棒材组织及性能的影响具有重要意义。为此,对TC20钛合金细晶棒材进行了不同温度下的热处理实验,分析了经不同温度热处理后棒材的显微组织和力学性能变化。结果表明:热处理温度对T20钛合金棒材显微组织的影响较显著,随着热处理温度的升高,细晶棒材强度持续降低,在800℃处理时强度降低幅度最大,而塑性基本不变。     

超低间隙TC4-DT钛合金厚板显微组织与力学性能研究

研究了固溶+时效处理对超低间隙TC4-DT钛合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度会显著影响TC4-DT钛合金厚板组织中初生α相和次生α相的含量及尺寸,提高固溶温度可以适当提高板材的强度及断裂韧度。固溶处理冷却速率较快时(水冷和空冷),会析出细针状和板条状的片层组织,主要提高板材的断裂韧度。当固溶温度为945℃,且经水冷或空冷后可以获得强度-塑性-韧性匹配良好的TC4-DT钛合金厚板。     

热处理对TC16钛合金棒材显微组织和力学性能的影响

将小规格TC16钛合金轧制棒材在780℃保温2 h,进行了不同炉冷出炉温度、不同第二级退火温度及不同冷却方式的热处理实验,分析了热处理前后棒材的显微组织和力学性能。结果表明:热处理前后棒材显微组织的差异较大;随着出炉温度的降低,强度和塑性均出现先升高后降低的现象,炉冷至530℃后空冷可得到较高的强度及良好塑性;第二级热处理温度越高,强度越低,同时塑性较高;在不同的冷却方式下,炉冷可获得最优的强度塑性匹配。     

热加工工艺对Ti70板材组织和力学性能的影响

文章对Ti70钛合金进行了不同轧制工艺条件下的轧制试验，并结合后续的退火试验，对不同轧制工艺以及热处理工艺对板材的微观组织、力学性能的影响进行了表征分析。轧制工艺条件主要包括火次加热温度、单道次变形量、成品热处理温度。试验结果表明适当降低成品火次轧制温度，在较低温度下发生了较大变形，畸变能大、形核点多，因而随后退火后再结晶更加充分，组织更细小、均匀，α相等轴化程度更高，能够有效提高板材强度约30 MPa。同时采用700℃热处理时，板材强度和塑性匹配较好。     

SP700钛合金板轧制过程的组织演变和力学性能研究

研究了22 mm厚SP700钛合金板轧制过程中的组织演变和力学性能。结果表明:SP700钛合金板的显微组织由不连续的晶界α相和晶内针状组织组成;经过热轧和冷轧后,显微组织不均匀,由等轴组织和变形组织组成,等轴组织由等轴α相和等轴β相组成,变形组织由条状α相和变形β相组成;冷轧并退火后,显微组织十分均匀,由等轴组织组成。室温拉伸试验结果表明:SP700钛合金板冷轧后,抗拉强度达1 100 MPa以上,纵横向强度差为64 MPa,伸长率为5.0%～6.5%,塑性差为0.17%。退火后,强度降低,塑性显著提高;纵横向强度差为69 MPa,塑性差为6.84%。     

冷轧及热处理对TA16钛合金管材组织与性能的影响

通过改变冷轧过程中的工艺参数,研究了加工变形量、Q值(相对减壁量和相对减径量的比值)对TC16(Ti-2Al-2.5Zr)钛合金管材拉伸力学性能的影响,同时研究了退火温度对管材拉伸力学性能及显微组织的影响。结果表明:Ti-2Al-2.5Zr合金管材具有良好的冷加工性能,当冷轧变形量在25%时可获得较佳的强塑性匹配;当轧制Q值在1.2～2.0变化时,管材强度、塑形均随Q增大而提高,可获得综合性能优异的管材。此外,研究发现随着退火温度的升高,管材强度、塑性及屈强比均呈现下降趋势。     

TC4钛合金薄板轧制的工业化试验研究

为开发出组织性能达到GJB2505A要求的优质细晶TC4钛合金薄板,分别采用普通TC4钛合金与TC4 ELI钛合金进行了幅宽为1 400 mm的薄板轧制工业试验。两种合金板坯首先在两相区进行变形量为79%的第一火轧制,经β淬火后进行变形量为58%的第二火轧制,最后再以包覆叠轧方式进行变形量为70%的第三火轧制。对比分析了不同轧制变形量下的金相组织和性能,以及间隙元素对TC4钛合金变形机理的影响。研究结果表明:在相同热轧工艺下,普通TC4钛合金比TC4 ELI钛合金更易发生动态再结晶;TC4钛合金在经过总变形量为95%的的热轧后,组织已得到充分破碎,但普通TC4钛合金的强度、塑性仍明显高于TC4 ELI钛合金。     

轧制温度和热处理对TB9钛合金棒材组织和性能的影响

研究了轧制温度和热处理制度对TB9钛合金棒材显微组织及力学性能的影响。结果表明:在800、850、930℃下轧制的TB9钛合金棒材经810℃×30 min/WQ固溶后,显微组织均为等轴β组织,930℃下轧制的棒材组织更加均匀,轧制温度对棒材固溶后的力学性能影响较小。经510℃×12 h/AC时效处理后,棒材的强度和塑性等综合性能随轧制温度的升高变化不大,抗拉强度全部大于1 300 MPa,屈服强度大于1 200 MPa,延伸率大于10%,能够满足某零件对材料的要求。此外,TB9钛合金的强度随时效温度的上升而减小,而塑性逐渐增加。     

冷轧变形量及退火工艺对Gr.39钛合金带卷组织性能的影响

研究了不同冷轧变形量和退火工艺对Gr.39钛合金带卷显微组织和力学性能的影响。结果表明,对于热轧退火态Gr.39钛合金带卷,当冷轧变形量从0升高到59.4%时,显微组织由完全退火的等轴组织逐渐变形为被拉长的纤维状组织,并且随着变形量的增加,材料加工硬化程度逐渐增加。考虑到轧制过程的稳定性,建议单轧程冷轧变形量控制在60%以内。Gr.39钛合金带卷在700℃退火发生完全再结晶,退火温度升高至相变点以上时,显微组织转变为粗大魏氏组织。随着退火温度的升高,抗拉强度和屈服强度逐渐降低,延伸率逐渐升高。推荐冷轧Gr.39钛合金带卷退火制度为700℃/8 h/AC。     

热加工及热处理工艺对TC21钛合金板材微观组织和力学性能的影响

对TC21钛合金板材进行不同工艺的热轧制及热处理试验,阐明了不同工艺条件下微观组织的演变规律,明确了板材强塑性、冲击功以及断裂行为与不同显微组织之间的对应关系。研究表明,随着轧制温度从930℃升高至1060℃,板材显微组织依次由板条组织变为等轴组织再变为双态组织,该过程中板材强度降低,塑性变化不大,冲击韧性无明显的规律性,960℃和1060℃轧制时板材冲击韧性较高;通过热处理同样可以有效调控显微组织,随着固溶温度从900℃升高至960℃,再经相同工艺时效处理后,原始的α相向β相转变,并在固溶温度为960℃时析出细小的α板条,该过程中强度先升高后降低,塑性和冲击韧性则先降低后升高。960℃轧制得到的TC21钛合金板材经过960℃×2 h/AC+590℃×4 h/AC热处理后,可获得较好的强韧匹配。     

退火温度对TC4ELI钛合金大规格环材组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、万能材料试验机和金属摆锤式冲击试验机研究了退火温度对TC4ELI钛合金大规格环材(Φ3 384 mm/Φ3 300 mm×1 950 mm)的显微组织和力学性能的影响。显微组织分析结果表明:退火温度在850℃以下时,TC4ELI钛合金大规格环材退火后的显微组织与热加工态的显微组织基本相同;900℃退火后,TC4ELI钛合金大规格环材中部分片层状或针状α相的尺寸增大,同时出现了尺寸微小的等轴α相。力学性能测试结果表明:随着退火温度的升高,TC4ELI钛合金大规格环材的强度和伸长率有所提高;850℃以下退火,TC4ELI钛合金大规格环材断面收缩率变化不大,850℃以上退火,其断面收缩率显著升高。冲击实验结果表明:随着退火温度的升高,TC4ELI钛合金大规格环材的冲击功逐渐增大。经800～900℃保温2 h空冷后,TC4ELI钛合金大规格环材抗拉强度、屈服强度、塑性与冲击功达到较好匹配。     

基于降低轧机负荷的高性能特厚钢板轧制工艺

为了得到综合性能合格的特厚钢板产品,对特厚钢板轧制工艺进行优化,通过轧机扭矩测试、钢板显微组织与力学性能分析,研究轧制道次压下率、轧制速度和开轧温度对轧机轧制过程扭矩及钢板力学性能的影响.结果表明,提高开轧温度、降低粗轧道次的轧制速度,可有效控制钢板的变形抗力、降低轧机负荷、增加钢板芯部的变形量,使得试验钢板的各项力学...     

锻造变形量对TC4-DT钛合金锻件组织与力学性能的影响

TC4-DT钛合金是一种高强高韧损伤容限型钛合金,常被用于新型飞机制造中,而变形量会对该合金的组织产生重要影响,并最终决定其力学性能。为此,本实验以300 mm×180 mm的TC4-DT钛合金棒材为原料,进行3种不同变形量的锻造变形,研究锻造变形量对锻件组织和力学性能的影响。结果表明:变形量太大或太小均会引起锻件内部显微组织不均匀,同时引起锻件不同部位力学性能存在较大的偏差,经综合分析确定TC4-DT钛合金合理的锻造变形量为35%左右。     

细晶TA15钛合金板材制备工艺及其超塑性研究

研究了β淬火和换向轧制对TA15钛合金板材显微组织和力学性能的影响,并对显微组织最为均匀细小的板材进行了超塑性能测试。结果表明,增加β淬火工艺,可以提高板材显微组织的均匀性,细化晶粒尺寸,提高板材的室温拉伸强度;采用换向轧制工艺,能够显著减小横纵向组织差异,提高组织均匀性,使板材横纵向性能差异减小;对同时采用β淬火和换向轧制工艺制备的板材进行超塑性拉伸试验,在850~920℃、0.001~0.01 s-1试验条件下,板材具有良好的超塑性能,且超塑性能对拉伸温度和拉伸应变速率均较为敏感。不同的应变速率下,温度对超塑性能的影响规律不同。     

TC16钛合金板材冷轧工艺及组织性能研究

进行了TC16钛合金板材多道次冷轧试制,利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等手段研究了变形量对冷轧板材微观组织与力学性能的影响。结果表明:α+β两相TC16钛合金板材冷轧加工是可行的,其极限冷变形量达到79%,冷轧板材表面无裂纹。大幅度冷轧变形后,TC16钛合金组织为分布均匀的纤维状结构,且存在极少量未充分变形的α晶粒,并伴有应变诱导的α″马氏体相产生;抗拉强度和显微硬度均得到较大程度的提高,发生明显的冷形变强化。     

热加工对β-CEZ钛合金组织和力学性能的影响

研究了镦拔工艺、挤压温度以及热处理对β-CEZ钛合金挤压管材显微组织和力学性能的影响,并讨论了热加工工艺与合金组织性能之间的联系规律。结果表明:多次镦拔细化了棒坯的显微组织,且相变点之下挤压获得的β-CEZ钛合金管材具有更好的强塑性匹配。随着固溶温度的升高,β-CEZ钛合金管材的强度增大、塑性降低,尤其断面收缩率下降明显;随着时效温度的升高,管材的强度降低,塑性增大。830℃挤压获得的β-CEZ钛合金管材经800℃×1 h/AC+600℃×8 h/AC热处理后,显微组织为细小均匀的等轴组织,且拉伸强度大于1 250 MPa,延伸率大于15%,强塑性匹配良好。     

大规格TC4钛合金厚板研制

采用经三次真空自耗电弧熔炼、多向锻造得到的TC4钛合金板坯为原料,以热模拟试验所获得的热加工图为参考,利用西部钛业有限责任公司2 800 mm四辊热轧机成功制备出了宽度为2 300 mm,厚度达到40~70 mm的大规格TC4钛合金厚板,研究了热轧工艺对其组织和室温力学性能的影响。结果表明,轧制温度、道次变形率和应变速率是制备大规格TC4钛合金厚板的关键工艺因素。所制备的TC4钛合金厚板的显微组织为双态组织,由平均晶粒尺寸为25μm的等轴初生α相、拉长的次生α相及晶间β相组成,其室温抗拉强度为925~960 MPa,屈服强度为870~910 MPa,延伸率为12.0%~14.5%。