熱處理工藝對BTi-6554鈦合金管材組織及性能的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時間：2016-01-22
BTi-6554合金是我國自主研制開發(fā)的一種新型β型高強高韌鈦合金，其強韌性的匹配優(yōu)于Ti-1023及BT22，是一種高結(jié)構(gòu)效益鈦合金。合金開發(fā)經(jīng)歷了成分設(shè)計、實驗室試驗、小型試驗及中型試驗四個階段。目前已可批量生產(chǎn)棒材及管材。BTi-6554合金是宇航、兵器、艦船等行業(yè)結(jié)構(gòu)件用材的優(yōu)良材料，已先后提供航天緊固件、兵器某彈戰(zhàn)斗部、海底電纜管道、裝甲板、一級方程式賽車彈簧等不同行業(yè)試驗用料。
?隨著艦船及航空工業(yè)的發(fā)展，迫切需要高結(jié)構(gòu)效益的鈦合金材料，因此高強高韌成為鈦合金發(fā)展的主要方向之一。例如，上世紀(jì)七十年代，兩種典型的高強高韌鈦合金—Ti-1023(Ti-10V-2Fe-3Al)和BT22（Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe）替代高強度鋼（如30CrMnSiA）用于制造飛機承力構(gòu)件，使飛機結(jié)構(gòu)減重20%以上，目前該兩牌號鈦合金在航空領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著國內(nèi)外宇航及艦船工業(yè)的發(fā)展，人們希望得到更高強度和更高韌性相匹配的鈦合金材料。
BTi-6554合金是我國自主研制開發(fā)的一種新型β型高強高韌鈦合金，其強韌性的匹配優(yōu)于Ti-1023及BT22，是一種高結(jié)構(gòu)效益鈦合金。合金開發(fā)經(jīng)歷了成分設(shè)計、實驗室試驗、小型試驗及中型試驗四個階段。目前已可批量生產(chǎn)棒材及管材。BTi-6554合金是宇航、兵器、艦船等行業(yè)結(jié)構(gòu)件用材的優(yōu)良材料，已先后提供航天緊固件、兵器某彈戰(zhàn)斗部、海底電纜管道、裝甲板、一級方程式賽車彈簧等不同行業(yè)試驗用料。
實驗用真空自耗電弧爐經(jīng)兩次熔煉的鑄錠，其主要化學(xué)成份為：Al4.0，Mo5.1，V5.0，Cr5.4，相轉(zhuǎn)變溫度約為790℃。該鑄錠在2500t快鍛機上多火次鍛造，規(guī)格為210mm?棒材。在3150t擠壓機上擠壓規(guī)格為Φ81×12mm，熱處理后再進行機加工獲得最終產(chǎn)品。
用此擠壓管材做熱處理實驗并對棒材進行室溫拉伸性能及顯微組織研究。選用的熱處理制度如下，固溶制度為：770℃/保溫30'·WC；時效制度分別為：520℃/保溫10h·AC、540℃/保溫10h·AC、560℃/保溫10h·AC、580℃/保溫10h·AC。
從力學(xué)性能統(tǒng)計情況來看，R態(tài)的室溫強度達到870MPa，在工程上很難得到應(yīng)用。試驗選用的熱處理制度由于時效制度的差別反映在力學(xué)性能上為隨時效溫度的提高室溫強度逐漸降低，抗拉強度分布在1075～1328MPa之間，延伸率變化不大，δ5在10～11.5%之間。從數(shù)據(jù)情況來看，770℃/保溫30'·WC+580℃/保溫10h·AC制度下的強度及塑性均較好。
根據(jù)顯微組織分析發(fā)現(xiàn)，兩相區(qū)固溶+時效處理后，顯微組織為均勻少量的初生α+時效基體的雙態(tài)組織，晶粒內(nèi)不同程度地有第二相粒子析出。在四種熱處理條件下，彌散析出的針狀次生α相組成了片層結(jié)構(gòu)。這些平行的片層結(jié)構(gòu)間，又有許多短的針狀次生α相形成，兩種形態(tài)的次生α相交織在一起，具有很高的強化效應(yīng)，使其管材強度處于較高水平。試驗結(jié)果表明：
（1）試驗選用的四種熱處理制度中，770℃/保溫30'·WC+580℃/保溫10h·AC熱處理制度下材料的強度-塑性匹配較好。
（2）通過試驗制訂的熔煉、鍛造、擠壓，以及熱處理工藝生產(chǎn)BTi-6554高強高塑鈦合金管材，方法是可行的。
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