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無錫不銹鋼板:熱處理對擠壓成形TC18鈦合金管材組織和性能的影響

時間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

無錫不銹鋼板6月23日訊 航空氣瓶必須具有很高的可靠性和安全性,因而對制作材料的強度和塑性要求較高,要求抗拉強度在1080~1280MPa之間,屈服強度≥1010MPa,延伸率≥10%,斷面收縮率≥35%。

TC18鈦合金是一種高合金化鈦合金,名義成分為Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe,對應前蘇聯牌號為BT22。該合金屬過渡型α+β兩相鈦合金,兼有兩相鈦合金和β型鈦合金的特性,具有強度高、變形塑性好、淬透性優良和焊接性良好等一系列優點,已被大量用于制作飛機的起落架、框、梁、肋、接頭及緊固件等。文獻報道,TC18鈦合金經固溶時效熱處理后強度可達到1145MPa,延伸率達到16%,是飛機航空氣瓶的候選材料。

寶鈦集團用擠壓法成形了Φ170mm×30mm×L的TC18鈦合金管材作為制作航空氣瓶坯料。該坯料經退火處理后取樣測試,其抗拉強度在1060~1080MPa之間,屈服強度在960~980MPa之間,不能滿足航空氣瓶的力學性能要求。為此,研究兩相區固溶+時效和雙重固溶+時效兩種工藝對擠壓成形的TC18鈦合金管材組織和性能影響,為批量化熱擠壓成形航空氣瓶用的TC18鈦合金管材熱處理工藝的制定提供依據。

選用優質的海綿鈦、金屬鉻、鋁釩中間合金、鋁絲等原料,經三次真空自耗電弧熔煉成Φ700mm的TC18鈦合金鑄錠,采用金相法測得鑄錠的β相變點為870±5℃。鑄錠在3150t油壓機上反復鍛造,加工成Φ210mm×750mm棒坯;棒坯在3150t水壓機上進行熱擠壓,擠壓溫度為900℃,保溫20min,得到規格為Φ170mm×30mm×L的熱擠壓管。

利用電火花線切割機從TC18鈦合金管上切取金相及拉伸試樣。試驗選擇兩種熱處理制度:①固溶+時效處理780℃×1h/AC,然后分別在540、560、580、620℃保溫8h,空冷;②雙重固溶+時效處理840℃保溫1h,爐冷至750℃,保溫1h,空冷,然后分別在540、580、620℃保溫5h,空冷。并進行顯微組織觀察和拉伸性能測試。試驗結果如下:

(1)采用固溶+時效熱處理,得到顯微組織為彌散分布的針狀α相,而采用雙重固溶+時效熱處理后,得到呈彌散分布的片層狀α相和等軸α相。隨著時效溫度的升高,兩種工藝處理的組織中初生α相均明顯減少。

(2)采用固溶+時效和雙重固溶+時效熱處理,TC18鈦合金管材的力學性均能滿足航空氣瓶的要求。

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