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航空用高強TA18鈦合金管材的軋制工藝
作者:天津亞太恒通鋼鐵    來源:www.islymh.tw    點擊數:   更新時間:2014年11月19 【字體: 】 

TA18合金即Ti-3A1-2.5V合金,是一種低合金化的近α鈦合金,不僅具有優異的室溫、高溫力學性能和耐蝕性能,而且具有良好的冷、熱加工性能以及焊接性能。因此,該合金成為航空航天管路系統的首選材料。隨著航空航天工業的不斷發展,對性能優良的TA18合金管材的需求持續增長。

  目前,國內通過冷軋技術生產強度為860MPa級的TA18管材尚不成熟。管材在軋制過程中易出現開裂現象,同時成品管的高強度和高塑性也難以同時保證。因此,國內對高強高韌TA18合金管的需求一直依賴進口。

  科研人員通過試制不同規格的TA18管材,研究內徑減徑率與壁厚減壁率的比值Q、累積變形率ε以及退火溫度對成品管的顯微組織和性能的影響,從而優化合金的加工工藝,為高強高韌TA18合金管的國產化提供技術指導和借鑒。

  實驗原料選用一級海綿鈦、A1-V中間合金以及Al豆、Al箔,經過多次真空自耗電弧爐熔煉,制成Φ430mm的TA18合金鑄錠。鑄錠經β區開坯,在α+β兩相區精鍛成Φ130mm棒坯,然后在2500t臥式擠壓機上擠成Φ45mm×8mm合金管坯。通過在兩輥LG和三輥LD軋機上進行多道次冷軋和表面處理,再在真空退火爐中進行退火后,制備成Φ25mm×1.8mm、Φ22mm×1.6mm、Φ20mm×1.5mm、Φ18mm×1.3mm、Φ16mm×1.2mm、Φ14mm×1mm、Φ12mm×0.9mm、Φ10mm×0.7mm、8mm×0.6mm和Φ6mm×0.5㎜10種規格的成品管材。

  管材的室溫拉伸性能測試在新三思10t試驗機上進行,測試標準為ASTM E8 M。管材試樣經磨制、拋光后,使用腐蝕劑對試樣的軸向截面進行腐蝕,侵蝕時間15~20s。用光學顯微鏡觀察試樣的顯微組織。試驗結果表明:

  (1)當累積變形率不大于55%,且內徑減徑率與壁厚減壁率之比Q值控制在0.53~1.14時,TA18實驗管材在兩輥軋機上可順利軋制,內、外表面無裂紋。

  (2)TA18實驗管材加工態的強度隨著變形率的增大逐漸升高,但變形率對管材塑性的影響存在一臨界值。當變形率低于44%時,變形率對管材加工態的塑性影響不大;當變形率超過44%時,管材塑性隨著變形率的升高逐漸下降。

  (3)隨著退火溫度的升高,TA18實驗管材的強度逐漸降低,延伸率逐漸升高,同時由于變形率不同造成的加工硬化效應也隨之減小。當變形率為30%~80%時,再結晶退火幾乎可以完全消除變形率對管材力學性能的影響。但是當變形率過小(23%)時,管材再結晶態的塑性仍然較低,這是由于變形率過小的管材再結晶晶粒尺寸分布不均勻而引起的。

  (4)當變形率為51%,退火制度為550℃,90min時,Φ12mm×0.9mm的TA18實驗管材的力學性能為:UTS=920MPa,YS=755MPa,El=14%。


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