TC11钛合金的名义成分为6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.25Si,属高铝当量马氏体型α+β两相钛合金。这种合金拥有优良的高温强度、耐侵蚀性、热不变性及抗蠕变机能,在航空航天领域得到了宽泛利用,常造作压气机盘、叶片、环形件和紧固件等,是目前航空工业上利用最宽泛迪胙合金之一。随着航空航天技术的发展和利用水平不休提高,对这些关键部件用钛合金的组织及机能提出了越来越高的要求。目前,受钛脊合金物理性质及熔炼技术的限度,铸造仍是钛合金热加工中使用最宽泛和最有效的步骤。该步骤不仅能够直接锻压成所要求的工件状态,还能够优化微观组织结构,解除铸态疏松等缺点,提高资料的力学机能[1-2]。
1、试验
1.1试验资料
试验用的TC11钛合金铸锭选取真空自耗电弧炉经三次熔炼,制品锭型为准720mm。取铸锭上、钟注下三点测化学成分,了局切合国度尺度[3]要求,详见表1。

选取金相法测得该铸锭的相变点为1000~L(L为长度),依照□360mm×720mm下料后执行表2工艺。

依照以上三种铸造工艺,得到准240mm棒材,在分歧工艺铸造的棒材端部50mm处各取两组试样,规格为准240mm×30mm,每组试样经过950℃/2h,AC+530℃/6h,AC的热处置,最后对热处置后的试样进行室温拉伸机能的检测。金相试样顺次选取80#~1200#砂纸粗磨、细磨、机械抛光(金刚石抛光液),直至试样的表表无目视可见划痕后进行化学侵蚀,侵蚀剂配比为10mlHF+30mlHNO3+160mlH2O,显微组织观察选取OLYPUSPEM-3金相显微镜。室温拉伸试样按GB/T228-2002《金属资料室温拉伸试验步骤》造作加工成R7试样,室温拉伸机能测试选取UTM5205电子全能试验机。
2、了局分析与会商
2.1铸造工艺对TC11钛合金棒材显微组织的影响
图1为使用三种工艺铸造的TC11钛合金棒材显微组织。对比图1(a)、(b)能够看出,经α+β两相区铸造后,TC11钛合金试样的显微组织为典型的等轴组织,其特点是在β转变基体上散布着等轴α相,等轴α描摹相近,球化水平较高,尺寸大幼类似,约为10μm。但等轴α含量有所分歧,其中图1(a)等轴α含量约为40%,图1(b)中等轴α含量约为60%。由此可见,随着铸造温度的升高,溶质原子扩散速度加快,α相向β相转变增多,使得初生α相含量削减[4]。因而,能够通过节造热变形温度来节造TC11钛合金中初生α相与β相转变的比例,现实出产过程中应选择相宜的变形温度。

对比图1(b)、(c)能够看出,图1(c)中α相球化水平较差,状态无数为条状,且尺寸粗壮,约为25μm。图1(b)经过β区和两相区镦拔后,由于原始铸态组织经过β区充分破碎,形成的β相区片层组织厚度较薄,易于破碎球化,经过两相区镦拔变形后,原始片层组织已经根基上转化为等轴组织,球化水平高。而图1(c)由于未经过β相区充分变形,原始铸态组织破碎不充分,形成的片层组织厚度较厚,固然经过两相区铸造处置,但其组织阐发为条状α相,没有齐全球化,且组织粗壮。因而,经过β相区充分变形后,组织更易于破碎,等轴组织球化水平更高[5]。
2.2铸造工艺对TC11钛合金棒材力学机能的影响
对三种铸造工艺的TC11钛棒材各在R/2处取2个弦向拉伸试样测室温拉伸机能,对2个试样的室温拉伸机能进行均匀,了局见表3。由表3能够看出,依照工艺B铸造的棒材抗拉强度逾越50~75MPa,屈服强度逾越30~55MPa,伸长率及断面收缩率略有降低。

这是由于在室温下,两相钛合金的强度随着初生α相含量的变动而变动,初生α相含量增多,则其强度升高,反之亦然。晶粒的细化水平也会影响合金的强度,合金组织越粗壮,强度越低,即强度随晶粒的长大而降落[6]。因而,使用工艺B的棒材强度要略高一些,而塑性与其他两种工艺相当,棒材的强度和塑性达到了较好的匹配。
3、结论
(1)能够通过节造铸造温度来节造TC11钛合金中初生α相与转变β相的比例,随着变形温度的升高,α相向β相转变增多,使得初生α相含量削减。
(2)通过β相区和两相区相结合的镦拔变形方式,更易于原始铸态组织的破碎,制品棒材等轴组织球化水平较高。
(3)初生α相含量越高,等轴组织球化水平越高,组织越藐幼,这有利于棒材的塑性和强度的较好匹配。
参考文件:
[1]邓瑞刚,杨冠军,毛幼南,等.铸造工艺及后续热处置对TC11钛合金组织及机能的影响[J].机械工程资料,2011,35(11):58-62.
[2]朱红,廖鸿.铸造温度对TC11钛合金组织和机能的影响[J].热加工工艺,2013,42(13):128-130.
[3]GB/T3620.1-2007钛脊合金商标和化学成分[S]
[4]分歧铸造工艺对TC4钛合金棒材显微组织与力学机能的影响[J].钛工业进展,2014,31(5):14-17.
[5]张智,李维,廖强,等,分歧铸造工艺对TC10钛合金组织和机能的影响[J].机械工程与自动化,2014(3):108-110.
[6]赖运金.钛合金片状组织演变机造与球化动力学钻研[D].西安:西北工业大学,2007.
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