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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

2020-01-03

       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,钛制品加工厂家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。

钛制品加工

       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Z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,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,Z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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