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热处置参数对Ti80钛合金板材表表传染层的影响

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1、试验资料及步骤

试验选用经过3次真空自耗电弧炉熔炼的Ti80合金,化学成分如表 1 所示,选取金相法测得其相变点为 990~1000℃,铸锭经过多火次铸造、机加工后得到厚度 150mm 的板坯,并在两相区轧造成厚度 10~24mm 的板材,在板材头或尾用水刀切取规格为原厚×50mm×20mm 的试样,选取电加热炉进行热处置,10、18、24mm 厚板材试样不涂覆防氧化涂料直接热处置,炉温达到指定温度后试样入炉,温度不变后保温 45~160min,出炉后空冷 ;18mm 板材部门试样所有表表别离刷涂 a、b、c、d 四种分歧玻璃组分填料配比的防氧化涂料,单面涂覆厚度 100~300μm,到温后试样入炉,热处置温度为 980℃,温度不变后保温 90min,出炉后空冷。线切割规格为原厚 ×15mm×15mm 的金相试样,金相试样经过粗磨、精磨和抛光后,选取 2% 的氟化氢铵水溶液进行侵蚀,在 OLYMPUS GX71 金相显微镜下进行板材高低表表传染层观察,并进行板材高低表表传染层厚度的丈量,表表传染层的检测依照 GB/T23603-2009《钛脊合金表表传染层检测步骤》进行。

表 1 Ti80 钛合金铸锭的化学成分(质量分数,%)

AlNbZrMoSiFeCNHOTi
5.5~6.52.5~3.51.5~2.50.1~1.5≤0.15≤0.25≤0.1≤0.05≤0.015≤0.15余量

2、了局分析与会商

2.1 热处置温度对表表传染层的影响

图 1 为分歧温度热处置后 10mm 厚Ti80合金板材未涂覆防氧化涂料表表传染层描摹。从图1能够看出,经过 800~900℃热处置后,板材高低表表显微组织中均出现白色亮层,此白色亮层即表表传染层,板材热处置过程中,表表吸氧表态不变性相对于内部基体显著提高,热处置后内部基体组织中部门相转造成相,表层 α 相未转造成 β 相,从而造成表层与内部显微组织出现差距。表 2 为金相显微镜下丈量得到的分歧温度热处置后 10mm 厚Ti80合金板材表表传染层厚度,经过800~850℃热处置后,表表传染层厚度变动不大,900℃热处置后表表传染层厚杜仔少量增长。表表传染层厚度整体较薄,通过通例的抛丸酸洗或表表抛光处置能够去除干净,不会对板材力学机能和后续使用产生影响。

截图20250718214412.png

表 2 分歧热处置参数下 10mm 厚Ti80合金板材表表传染层厚度

热处置温度 /℃保温功夫 /min上表表 /μm下表表 /μm
800455145
8504148-
9007356-

图 2 为分歧温度热处置后 18mm 厚Ti80合金板材未涂覆防氧化涂料表表传染层描摹。从图 2 能够看出,经过 965~990℃热处置后,板材高低表表显微组织中均出现显著的白亮层,随着热处置温度升高,内部显微组织中等轴相含量削减,转变相含量增长,高低表表由于不休吸氧造成相较不变,没有转造成相,因而形成了显著的富氧层,与内部显微组织有着显著差距。表 3 为金相显微镜下丈量得到的分歧温度热处置后 18mm 厚Ti80合金板表表传染层厚度,Ti80 板材经过轧造后表表传染层厚度为 60~70μm,相对较薄,与 800~900℃热处置后的板材表表传染层描摹和厚度根基靠近,在 900℃以下进行热处置时,热处置温度对表表传染层厚度的影响较幼。经过 965~980℃高温热处置后,表表传染层厚度增长,随着热处置温度升高,内部显微组织中相含量不休削减,转变 β 相不休增长,氧不休从板材表层往中心扩散,温度越高,扩散激活能越大,扩散的速度越快。经过 990℃热处置后,单面传染层厚度从 190μm 急剧增长到 390μm。由于此温度在Ti80合金相变点左近,内部组织中等轴相根基转造成 β 相,转变 β 基体粗化,表表与内部相含量差距巨大,另表温度升高使得氧扩散速度进一步加快,导致表表传染层厚度急剧增长。因而在造订热处置工艺时,在保障板材机能的基础上,必要选择合理的热处置温度,预防板材表表出现较厚的传染层造成后续表表处置难题。

截图20250718214334.png

表 3 分歧热处置参数下 18mm 厚Ti80合金板材表表传染层厚度

热处置温度 /℃保温功夫 /min上表表 /μm下表表 /μm
热轧态-7060
965150170-
98090190190
990-370390

2.2 保温功夫对表表传染层的影响

图 3 为 980℃热处置分歧功夫后 24mm 厚Ti80合金板表表传染层描摹,能够看出,在一样的热处置温度下,随着保温功夫耽搁,表表传染层厚度不休增长,与内部显微组织差距越来越大。表 4 为 980℃热处置分歧功夫后 24mm 厚Ti80合金板表表传染层厚度。由表 4 可知,单面传染层厚度最厚达到 384μm。表表传染层太厚导致板材有效厚度减幼,资料表表打磨后无形损耗较大,造成板材成材率降落和出产成本的增长。因而在造订热处置工艺时,在保障板材机能的基础上,必要选择合理的保温功夫,预防板材表表出现较厚的传染层。

截图20250718214354.png

表 4 980℃热处置分歧功夫后 24mm 厚Ti80合金板表表传染层厚度

热处置温度 /℃保温功夫 /min上表表 /μm下表表 /μm
98060144141
98090203235
980160368384

2.3 防氧化涂料对表表传染层的影响

图 4 和表 5 为表表涂覆分歧类型防氧化涂料热处置后 18mm 厚Ti80合金板材表表传染层描摹及厚度,能够看出,在一样的热处置温度和保温功夫下,当涂料在板材表表单面涂覆厚度为 250~300μm 时,分歧类型防氧化涂料防护成效差距较大。由于分歧涂料玻璃组分填料配比的分歧,对热处置后涂层致密性产生影响,导致热处置过程中防护成效差距较大。当板材涂覆涂料 a 时,高低表表传染层总厚度大于未涂涂料时高低表表传染层总厚度,涂料在热处置过程中没有起到 ;こ尚 ;当板材表表涂覆涂料 b 和 c 时,表表传染层厚度降落较显著 ;当板材表表涂覆涂料 d 时热处置过程中防护成效最好,单面传染层厚度仅 56μm。

截图20250718214412.png

表 5 表表涂覆分歧类型防氧化涂料热处置后 18mm 厚Ti80合金板材表表传染层厚度

涂料类型涂覆厚度 /μm热处置温度 /℃保温功夫 /min上表表 /μm下表表 /μm
a250~30098090266190
b250~30098090122123
c250~3009809010999
d250~3009809056-
d100~15098090133-

为了提高现实出产过程中工况合用性,预防由于操作过程中涂料厚度不均匀导致热处置防护成效较差,削减涂料 d 的涂覆厚度,能够看出,当涂料单面涂覆厚度削减至 100~150μm 时,表表传染层厚度增长到 133μm,涂料 d 的防氧化机能和工艺适应性更好,当涂料厚度削减时,在热处置过程中仍能起到肯定的 ;ぷ饔。因而选择相宜型号的涂料并保障肯定的涂覆厚度能够大幅削减Ti80合金板材高温热处置后表表传染层厚度。

3、结论

大气前提下,表表未涂覆防氧化涂料时,随着热处置温度升高及保温功夫耽搁,Ti80 合金板材表表传染层厚度不休增长,在 800~900℃热处置时,表表传染层较薄容易去除,在 965~990℃热处置时,表表传染层较厚去除难题。

表表涂覆防氧化涂料时,防氧化涂料配比和涂覆厚度对Ti80合金板材表表传染层厚度均会产生较大影响,选择相宜型号的涂料并保障肯定的涂层厚度能够大幅削减Ti80合金板材高温热处置后表表传染层厚度,但不能齐全解除表表传染层。

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