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退火工藝對(duì)TA15鈦合金板三向硬度及顯微組織的影響

   2020-09-01 互聯(lián)網(wǎng)中國(guó)鑄造網(wǎng)12720
核心提示:  TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)鈦合金是一種通用類鈦合金,其室溫強(qiáng)度較TC4(Ti-6Al-4V)鈦合金高30~50MPa

  TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)鈦合金是一種通用類鈦合金,其室溫強(qiáng)度較TC4(Ti-6Al-4V)鈦合金高30~50MPa,且焊接性能良好并具有較好的加工性能和良好的熱穩(wěn)定性能,適于制作在450℃(6000h)和500℃(3000h)長(zhǎng)時(shí)間工作構(gòu)件,其中薄板、厚板大量應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件。

  然而,由于鈦合金組織由密排六方結(jié)構(gòu)的α相和體心立方結(jié)構(gòu)的β相構(gòu)成,相對(duì)其它金屬,織構(gòu)更加明顯,各向異性更強(qiáng),這給鈦合金的生產(chǎn)和加工帶來(lái)較大困難。有關(guān)鈦合金織構(gòu)方面的研究較多,常采用X射線和EBSD法,主要針對(duì)α+β兩相區(qū)熱加工變形的鈦合金板材或棒材進(jìn)行研究,對(duì)板材各向異性檢驗(yàn)僅采用拉伸試驗(yàn)方法測(cè)試板材的縱、橫向力學(xué)性能,并未對(duì)板面的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。

  硬度是最簡(jiǎn)便的力學(xué)性能分析方法,也常用來(lái)測(cè)試鈦合金的力學(xué)性能。采用硬度方法對(duì)板材進(jìn)行三個(gè)方向(板面法向、橫向、縱向)的力學(xué)性能測(cè)試,不僅可以預(yù)測(cè)板材的力學(xué)性能,也可以預(yù)測(cè)板材的工藝性能。研究人員采用硬度法,研究TA15鈦合金板材的三向硬度值隨退火溫度和時(shí)間的變化,并通過(guò)金相顯微鏡觀察組織變化。

  選用的TA15合金薄板的厚度為1.2mm和2.0mm兩種規(guī)格。板材經(jīng)開(kāi)坯鍛造、熱軋和冷軋而成,板材在熱軋期間經(jīng)過(guò)換向。TA15合金的化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 TA15合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)

Al

Zr

Mo

V

Ti

5.5~7.0

1.5~2.5

0.5~2.0

0.8~2.5

余量

  板材的熱處理在箱式電阻爐內(nèi)進(jìn)行,所選的溫度為740、780、820、850、875、920℃。熱處理后的板材表面經(jīng)過(guò)打磨處理,以去除表面氧化皮,然后在洛氏硬度計(jì)測(cè)試板材的板面硬度,在維氏硬度計(jì)上測(cè)試板材的橫向、縱向硬度。最后在Zeiss金相顯微鏡上觀察顯微組織。研究結(jié)果:

  (1)經(jīng)熱軋換向的板材,橫向、縱向的硬度相差不大,但板面的硬度高于橫向和縱向的硬度,板材具有非常明顯的各向異性。

  (2)850℃退火,0.5h以上可使板材硬度降至最低;溫度進(jìn)一步提高,硬度升高。

 ?。?)板材組織明顯變化的退火溫度在850℃以上,再結(jié)晶過(guò)程伴隨α相長(zhǎng)大和β相體積分?jǐn)?shù)增大,920℃時(shí)再結(jié)晶結(jié)束形成雙態(tài)組織。

 
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