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軋制對TC4鈦合金組織及力學性能的影響

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-12-24 15:53:44
TC4鈦合金于1954年研制成功,現已發展成為世界各國通用的鈦合金,是一種典型的兩相鈦合金,其小規格棒材被廣泛應用于航空、航天、電站、油田、醫療、汽車等領域B—4。軋制是生產鈦合金小規格棒材的主要手段之一,連軋式高速線材生產方式在鋼材生產上應用較多,適用于大批量、品種少的產品的生產。鈦合金棒產品具有小批量、多品種的需求特點,采用連軋式高速線材生產方式進行生產其成本較高,目前鈦合金棒生產主要采用三輥橫列式軋機,因此對于橫列式軋機軋制變形過程的研究非常必要。軋制變形量作為軋制變形的重要因素之一,對軋制棒材的最終產品性能有著重要的影響,所以對于軋制變形量的研究意義重大。
 
等軸組織的TC4鈦合金坯料經不同軋制變形量軋制后得到的棒材的室溫力學性能曲線。當軋制變形量小于70%時,棒材組織破碎不明顯,組織中的等軸a相未發生顯著細化,同時組織中的等軸a相含量有一定的減少,且隨著軋制變形量的增加等軸a相含量減少的越多,這是因為當軋制變形量小于70%時,對于橫列式軋制變形過程來說,此變形量不足以對原始等軸組織中的等軸a相進行破碎,同時在軋制過程中由于軋制溫升的產生,使得組織中部分a相向(3相轉變,因此造成軋后鈦棒組織中等軸a相破碎不明顯,同時造成軋棒組織中等軸a相比原始坯料組織中的等軸a相含量有一定減少;當軋制變形量超過70%后,軋棒組織開始發生破碎,原等軸a相得到了一定的細化,并且隨著軋制變形量的增加,組織破碎越明顯,形成的等軸a相越細小。由此可以看出,采用橫列式軋機進行軋制變形時,對于等軸組織的原始坯料,若要獲得更加細小的等軸組織,則需要超過80%的軋制變形量才可以將原始的等軸組織破碎。軋制變形量為70%時,鈦棒的強度突然降低,塑性升高,這與顯微組織分析結果基本一致,這是因為由于此變形量為橫列式軋制變形的臨界變形量,在此變形量下組織中的等軸a相含量降低,所以導致其強度降低,塑性升高。當軋制變形量小于70%時,隨著變形量的增加,TC4鈦合金棒的抗拉強度和屈服強度降低,斷面收縮率和伸長率有一定升高;當軋制變形量超過70%后,TC4鈦合金的強度隨著軋制變形量的增加明顯升高,塑性變化不大,這是因為當軋制變形量超過臨界變形量70%后,組織中的等軸a相得到了進一步的破碎和細化,使組織中的等軸a相隨著軋制變形量的增加更加細小,同時含量也隨著變形量的增加而提高,從而造成軋后鈦棒的強度隨著變形量的增加而明顯升高。
 
通過以上分析可以看出,兩種組織類型的TC4鈦合金坯料經軋制變形后,其室溫力學性能的變化與組織的演變規律基本一致,組織的演變決定了TC4鈦合金棒材的室溫性能。70%的軋制變形量是原始組織為等軸組織和魏氏組織的TC4鈦合金棒材的性能分界點。當軋制變形量低于70%時,原始組織為等軸組織的TC4鈦合金棒材的強度隨著軋制變形量的增加而降低,塑性隨著軋制變形量的增加而升高;當軋制變形量超過70%后,兩種組織類型的TC4鈦合金棒的室溫強度隨著軋制變形量的增加有很大的提高,塑性隨著軋制變形量的增加變化不大。(1)70%的軋制變形量為TC4鈦合金棒的室溫力學性能變化的分界點,TC4鈦合金棒材的強度和塑性在此變形量前后呈規律性變化。(2)對于原始組織為魏氏組織的TC4鈦合金棒,當軋制變形量超過70%時,鈦棒的強度隨著軋制變形量的增加而顯著升高,塑性隨著變形量的增加變化不大;當軋制變形量超過90%時,原始魏氏組織被完全等軸化,形成細小均勻的等軸組織,此時鈦棒的強度和塑性獲得較好的匹配。(3)對于原始組織為等軸組織的TC4鈦合金棒材,當軋制變形量小于70%時,鈦棒組織破碎不明顯,組織中的等軸a相含量隨著變形量的增加而減少,同時鈦棒的強度隨著變形量的增加而降低,塑性隨著變形量的增加而增加;當軋制變形量超過70%時,鈦棒組織發生明顯破碎和細化,變形量越大,組織破碎越明顯,同時鈦棒的強度隨著變形量的增加而明顯提高,塑性隨著變形量的增加變化不大。
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