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高溫對鈦棒及鈦鍛件的組織蠕變性能影響

來源:admin   發布日期:2018-08-21

本文研究的是熱處理對鈦棒及鈦合金棒組織及高溫蠕變性能的影響,對比分析了不同熱處理制度下的室溫力學性能和高溫(425T)蠕變性能及組織特征,為該合金的批量化生產提供一定的理論基礎和熱處理制度參考。實驗選用經三次真空自耗爐熔煉的TA11鈦合金鑄錠,主要化學成分符合專用標準的要求,相變溫度為鑄錠經鍛造開坯至35mm,并最終在250軋機軋制成21.5mm的棒材,棒材顯微組織為不均勻P基體分布著初生a相。

鈦合金為耐熱鈦合金,在20世紀50年代開發出來的一種近a型鈦棒合金,其熱穩定溫度可達450度、該合金不僅在高溫下具有良好的熱穩定性,高的蠕變性能和優良的阻尼性能,而且有較高的高溫抗拉強度。φ250軋機是寶雞市力航鈦業有限公司令26mm以下的鈦及鈦合金棒生產的重要設備。該軋機為五機架橫列式軋機,第一、二、三機架為三輥型材軋機,采用傳統斜楔側面固定方式固定乳輥,膠木瓦為滑動軸承。此類軋機輥縫調整是通過固定中輥,調整上下軋輥位置來實現的。中輥固定則由控制中輥軸頸與膠木瓦之間間隙的斜楔控制。其間隙越小,中輥固定越好,受下軋制線軋制力的影響產生的跳動也就越小。但是,這種軸承系統在鈦及鈦合金棒軋制過程中存在如下結構缺陷:

(1)在軋制過程中,為了防止膠木瓦結構發熱磨損,需要澆注冷卻水對膠木瓦進行冷卻和潤滑,冷水往往會噴濺到軋輥表面上,使得坯料表面溫降很快,特別是乳制鈦及鈦合金時,由于鈦方塊及鈦合金導熱性差,坯料內外溫度相差會更大,不利于坯料的均勻變形,軋制精度得不到保證;

(2)斜楔側面固定方式摩擦阻力大,軋制時的電能消耗也大,即便是采用630kW的電機也會經常發生悶車現象,影響生產。

(3)當中下輥過料時,乳制力對中輥不斷沖擊,使斜楔的防松裝置迅速失效,中輥固定的穩定狀態被破壞;

(4)調整好的孔型,隨著中輥固定穩定狀態被破壞而發生變化,影響鈦棒材尺寸的穩定性,最終影響寶雞鈦合金成品質量。為了滿足穩定生產鈦棒的條件,對少φ250軋機的軸承結構進行了改造,鈦及鈦合金棒尺寸穩定,外表面質量提高,成品率提高。鈦合金棒經雙重熱處理后,其顯微組織為典型的雙態組織,隨著同溶溫度的升高,冷卻速度的加快,其晶粒有所長大,組織晶粒度得到了改善。隨著固溶溫度的升高,冷卻速度越快,其高溫蠕變性能越好,室溫強度越高,但塑性有所降低。

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