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耐高温钛合金棒在热加工中组织的蠕变影响

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耐高温钛合金棒在热加工中组织的蠕变影响

发布日期:2019-06-20 作者: 点击:

耐高温钛合金,在20世纪50年代开发出来的一种近a型钛棒合金,其热稳定温度可达450度、该合金不仅在高温下具有良好的热稳定性,高的蠕变性能和优良的阻尼性能,而且有较高的高温抗拉强度。在a或a+P相区温度挤压与在p相区温度挤压相比,金属流动更均匀。挤压制品要获得高的表面质量的困难很大。热处理对钛棒及钛合金棒组织及高温蠕变性能的影响,对比分析了不同热处理制度下的室温力学性能和高温(425T)蠕变性能及组织特征,为该合金的批量化生产提供一定的理论基础和热处理制度参考。


钛棒及钛合金棒的热处理工艺有以下3种:1.固溶处理和时效:目的是为了提高其强度,α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理,在生产中只进行退火。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。2.消除应力退火:目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。3.完全退火:目的是为了获得好的韧性,改善加工性能,有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。

实验选用经三次真空自耗炉熔炼的TA11钛合金铸锭,主要化学成分符合专用标准的要求,相变温度为铸锭经锻造开坯至35mm,并最终在250轧机轧制成21.5mm的钛棒,棒材显微组织为不均匀P基体分布着初生a相。φ250轧机是宝鸡市力航钛业有限责任公司26mm以下的钛及钛合金棒生产的重要设备。该轧机为五机架横列式轧机,第一、二、三机架为三辊型材轧机,采用传统斜楔侧面固定方式固定乳辊,胶木瓦为滑动轴承。此类轧机辊缝调整是通过固定中辊,调整上下轧辊位置来实现的。中辊固定则由控制中辊轴颈与胶木瓦之间间隙的斜楔控制。其间隙越小,中辊固定越好,受下轧制线轧制力的影响产生的跳动也就越小。但是,这种轴承系统在钛及钛合金棒轧制过程中存在如下结构缺陷:
(1)在轧制过程中,为了防止胶木瓦结构发热磨损,需要浇注冷却水对胶木瓦进行冷却和润滑,冷水往往会喷溅到轧辊表面上,使得坯料表面温降很快,特别是乳制钛及钛合金时,由于钛及钛合金导热性差,坯料内外温度相差会更大,不利于坯料的均匀变形,轧制精度得不到保证;
(2)斜楔侧面固定方式摩擦阻力大,轧制时的电能消耗也大,即便是采用630kW的电机也会经常发生闷车现象,影响生产。
(3)当中下辊过料时,乳制力对中辊不断冲击,使斜楔的防松装置迅速失效,中辊固定的稳定状态被破坏;
(4)调整好的孔型,随着中辊固定稳定状态被破坏而发生变化,影响钛棒材尺寸的稳定性,最终影响成品质量。为了满足稳定生产钛棒的条件,对少φ250轧机的轴承结构进行了改造,钛及钛合金棒尺寸稳定,外表面质量提高,成品率提高。钛合金棒经双重热处理后,其显微组织为典型的双态组织,随着同溶温度的升高,冷却速度的加快,其晶粒有所长大,组织晶粒度得到了改善。随着固溶温度的升高,冷却速度越快,其高温蠕变性能越好,室温强度越高,但塑性有所降低。


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