TA15鈦合金的名義成分為Ti - 6 .5 Al - 2Zr - 1Mo - 1V,其主要的強化機制是通過α穩定元素Al的固溶強化,加入中性元素Zr和β穩定元素Mo、V以改善工藝性能。該合金的Al當量為6 . 58%,Mo當量為2 . 46%,屬于高Al當量的近α型鈦合金。因此,它既具有α型鈦合金良好的熱強性和可焊接性,又具有 ( α + β ) 型鈦合金的工藝塑性。 材料的性能由其組織決定,而微觀組織在很大程度上取決于材料的加工工藝。因此,研究TA15鈦合金的熱變形工藝對其組織和性能的影響具有重要意義。研究人員將重點研究不同鍛造工藝條件下TA15鈦合金試制棒材的組織與性能,以便為實際生產提供技術支撐并進一步豐富這方面的研究內容。
合金 牌號 |
名義 化學成分 | 化學成分含量,% | |||||||||||||||
主要成分 | 雜質,不大于 | ||||||||||||||||
Ti | Al | Sn | Mo | V | Mn | Zr | Si | Nd | Fe | C | N | H | O | 其他元素 | |||
單一 | 總和 | ||||||||||||||||
TA14 | Ti-2.3Al-11Sn-5Zr -1Mo-0.2Si | 余 | 2.0~2.5 | 10.5 ~11.5 | 0.8~1.2 |
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| 4.0~6.0 | 0.10~0.50 |
| 0.20 | 0.08 | 0.05 | 0.0125 | 0.20 | 0.10 | 0.30 |
TA15鈦合金采用真空自耗電極電弧熔煉三次,獲得直徑為 750 mm的成品鑄錠,采用三種鍛造工藝進行棒材試生產。工藝A:坯料鍛件在相區高溫下拉拔三次,成品鍛件在相區低溫下拉拔三次,最后倒圓成條。工藝B:開坯鍛造與工藝a相同,終鍛的第一次加熱是在相區的低溫下鐓拔,然后在相變溫度附近的兩相區進行三次加熱拉拔,最后圓整成棒材。工藝C:先將坯料鍛件在相區高溫下拉拔一次,然后在相同溫度下鐓拔兩次;鍛造成品在相區低溫下拉伸一次,然后在兩相區低溫下拉伸三次,最后圓整成棒材。鍛造后,所有棒材經空冷,800退火1小時,然后橫向取樣,加工成國家標準樣品,進行組織和性能測試。測試結果如下:
1、不同鍛造工藝條件下棒材力學性能的測試結果表明:從工藝A到工藝C,棒材的塑性指數不斷提高,而強度指數先升高后降低;總的來說,工藝C具有更好的機械性能。
2、A工序棒材鍛造溫度高,變形不足,使整個截面晶粒粗大,顯微組織均勻性差,原始晶界未完全破碎,導致A工序棒材力學性能特別是塑性差,B工序的力學性能優于A工序,C工序的開坯鍛造在區域進行了兩次大變形的鐓拔, 并且精鍛進一步降低了溫度,保證了兩相區有一定的變形,使棒材組織完全、充分破碎,組織細小,是典型的雙態組織特征。 因此,工藝C中棒材的綜合性能最好。
3、從室溫拉伸斷口可以看出,從工藝A到工藝C,棒材斷口的韌窩逐漸增大,深度也隨之增加。材料的可塑性越好,酒窩越大越深。從斷裂特征可以看出,工藝C的棒材具有良好的塑性。