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應用領域 | 化工,石油,地礦,能源,建材 |
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TA11鈦合金
TA11是一種高鋁含量的近α型鈦合金,名義成分為Ti-8Al-1Mo-1V,它具有優良的高溫強度、熱穩定性能和抗蠕變性能等優點,是一種可在450~500℃長期使用的鈦合金材料,常被用于1~3級發動機壓氣機轉子葉片的生產。該合金的Al含量尤其高,可鍛性差,加工難度大,在工業化生產中常出現棒材組織不均勻、探傷雜波水平高、蠕變性能不合標準要求的情況。因此,研究熱加工工藝對TA11鈦棒材組織、性能及超聲波探傷特性的影響就顯得尤為必要。
研究人員針對TA11鈦棒材,選用軋制和鍛造兩種熱加工工藝生產相同規格的棒材,對比分析了兩種熱加工工藝下TA11棒材的顯微組織、室溫高溫力學性能和超聲波探傷特性等方面的特點與差異,以便對TA11鈦棒材有更深入的了解,為其加工工藝的改進與優化提供一些參考。
實驗選用TA11材料為三次真空自耗電弧熔煉錠,規格為Φ700mm,錠重為3t。鑄錠頭和底的化學成分均勻,無明顯成分差異。經金相法測定該鑄錠的相變點為1030~1040℃。
TA11鈦合金
鑄錠利用2500t和3150t自由鍛設備在β單相區開坯,β單相區的總變形量不小于70%,后在Tβ-10~40℃下矯形為Ф150mm的熱連軋軋制用坯料,矯形的變形量不大于20%;將軋制用坯料繼續經Tβ-10~40℃鍛造變形,得到Ф120mm的精鍛機鍛造用坯料。Ф150mm規格的坯料利用熱連軋設備軋制3火共12道次,Ф120mm規格坯料利用Sxp-13精鍛機設備鍛造2火共7道次,生產出規格為Ф40mm的成品棒材。熱連軋加熱溫度為Tβ-40~70℃,火次平均變形量約為54.5%;精鍛加熱溫度為Tβ-10~40℃,火次平均變形量約為62.3%。在原始棒坯和成品棒材上均分別切取高倍試樣,試樣經磨制拋光后在OLYMPUSGX71型金相顯微鏡上觀察顯微組織。樣棒經910℃/1h·AC+580℃/8h·AC熱處理后,在德國的Zwick萬能試驗機上進行拉伸性能檢測,在SANSGWT105型高溫蠕變持久試驗機上進行蠕變性能測試。棒材的超聲波探傷檢驗均參照GJB494-88標準要求,使用USD155型探傷儀,5PΦ38mm探頭,采用水浸法進行。試驗結果表明:
(1)棒材在Tβ-40~70℃下軋制后組織為等軸組織,邊部與心部組織整體均勻性好,組織細小,α相分布均勻;在Tβ-10~40℃下經精鍛機鍛造后組織為雙態組織,邊部和心部組織一致性較好,組織較軋制棒材粗,α相分布具有局部“群集”的特征。
(2)經910℃/1h·AC+580℃/8h·AC熱處理后,精鍛TA11鈦棒材室溫高溫抗拉強度較軋制棒材高,但斷面收縮率稍低,精鍛棒材的抗蠕變性能稍好。兩種工藝下棒材的各項性能指標均技術指標要求。
(3)軋制TA11鈦棒材的組織均勻性更好,超聲波探傷雜波水平*標準中-12dB的要求;精鍛棒材組織中存在α相“群集”現象,雜波存在-9dB的點,超出標準要求。
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