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熱變形對鈦合金組織結構的影響

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-12-9 12:37:51
鈦合金的力學性能隨變形參數的變化呈規律性變化:在一定范圍內,變形量增大,材料的綜合力學性能變優;變形溫度的不同將得到不同的組織和性能,在相變點溫度以下變形得到的組織性能優于在相變點溫度以上變形時。變形后組織和晶粒尺寸是力學性能變化的主要原因。變形后組織為細等軸組織,可以得到更優的力學性能。當變形溫度為900~950℃時、變形量為60%~70%時獲得組織和力學性能較優,由此提出此合金的變形參數為:變形溫度950℃、變形量60%。
 
不論是單芯壓線或多芯復合鈦棒,經過復銅以后,采用冷拉伸工藝都不會遇到困難,道次斷而收縮率可按10—15%分配。直徑0.8毫米以下,道次收縮率可降低到8一10%。為了不產生較高的變形熱,不推薦高速拉伸工藝。實驗證明,拉制多芯復合線時,拉伸速度30一50米/分為宜。摩擦熱隨著鈦棒材在模子中不同的位置而變化,在鈦棒表面變化最大。在工業生產的條件下,單模拉仲銅線時,線材的小心溫度可升高到30℃,接近于線材的表面溫度可達115℃。拉伸碳鋼可分別達到60℃和175℃。
 
實驗材料為新型高溫鈦合金棒,主要合金成分為(質量分數,%):5.8~7.0Al,1.5~2.5Sn,3.5~4.5Zr,0.3~1.3Mo,1.5~2.5Nb,0.1~0.4Si,雜質<1,余量Ti。供貨狀態為熱等靜壓。BTi-62421S鈦合金為近α鈦合金,擬定使用溫度550℃,相轉變點1010℃。為消除表面細晶區對實驗結果的負面影響,在原始鑄坯的六個表面各切除10mm,取樣,制作成標準試樣。分別進行變形溫度為850℃、不同變形程度(40%、50%、60%、70%、80%)和變形量為40%、不同變形溫度(850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃)的兩組等溫平面壓縮試驗。對壓縮后的試樣進行硬度和力學拉伸測試。
 
高溫鈦合金研制一直是在先進航空發動機需求的牽引下進行的,它的研究一直是鈦合金領域最為活躍、最為重要的一個分支,受到世界各國鈦合金研究者的高度重視。由于近α鈦合金具有較好的高溫強度和接近于α+β鈦合金的塑性,對于高溫用途最為合適,因而在高溫鈦合金中一直占主導地位,目前投入使用和正在研制的高溫鈦合金大多數為近α鈦合金。而熱加工是改善鈦合金微觀組織的有效方法,熱加工參數的選擇對鈦合金的顯微組織、加工性能和使用性能都將產生重要影響。鈦合金作為一種新型高溫近α鈦合金,目前還沒有其室溫成形性能的研究資料。本文以BTi-62421S鈦合金為研究對象,研究和掌握變形參數(變形溫度、變形程度)對此鈦合金力學性能的影響規律,并尋求獲得此鈦合金的最佳綜合力學性能的最優變形參數。
 
冷變形有利于產生高的位錯密度和導致位錯胞組織的發展。我們已經知道,冷加工的缺陷是很重要的磁通“釘扎中心”。冷變形不僅決定了位錯的方向,而且也是影響沉淀相的因素。在撿伸超導線時,盡量降低空形熱而產生的鈦棒溫升是獲得良好超導性能的重要條件。降低溫升,可提高位錯密度,阻研胞狀結構的發展和減小胞狀結構的尺寸,這種尺寸對臨界電流影響很大,如果能使胞狀結構尺寸減小15%,臨界電流則可提高1倍。這就提示我們在超導線材的拉仲量程、入使用良好的潤滑劑、冷卻條件、選擇適宜的拉伸速度等是至關重要的工藝條件。
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