退火溫度對TA6合金耐磨板組織和性能的影響

  TA6(Ti-5Al)鈦合金(jin)是一種全α型鈦合金(jin),因具(ju)有良好的(de)(de)(de)焊接性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing),在(zai)退(tui)火(huo)狀態下(xia)具(ju)有中(zhong)等(deng)強(qiang)度(du)和(he)(he)足夠好的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing),板(ban)材可(ke)進(jin)(jin)行(xing)冷沖(chong)壓,適用于(yu)在(zai)400℃以下(xia)和(he)(he)存在(zai)浸(jin)蝕介質的(de)(de)(de)環境下(xia)工作,大(da)多用于(yu)航空部(bu)門(men)的(de)(de)(de)高溫(wen)結構部(bu)件(jian)及導彈(dan)彈(dan)頭蒙(meng)皮(pi)、常規武器裝備的(de)(de)(de)結構件(jian)等(deng)。隨著(zhu)我國航空用鈦需求量的(de)(de)(de)增(zeng)長,該合金(jin)耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)板(ban)的(de)(de)(de)用量也將(jiang)會增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)。但由于(yu)TA6合金(jin)耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)板(ban)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)工塑性(xing)(xing)(xing)差,加(jia)(jia)(jia)(jia)工溫(wen)度(du)窗口較窄,且對(dui)加(jia)(jia)(jia)(jia)工溫(wen)度(du)特別敏感,因此加(jia)(jia)(jia)(jia)工時易出現裂紋或(huo)嚴(yan)重的(de)(de)(de)波浪,加(jia)(jia)(jia)(jia)工難度(du)大(da),目前國內只有少(shao)數(shu)廠家(jia)可(ke)以生(sheng)產TA6合金(jin)耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)板(ban),且未對(dui)其組織(zhi)和(he)(he)性(xing)(xing)(xing)能(neng)公開報道。科研人員以特定軋(ya)制工藝下(xia)得到(dao)的(de)(de)(de)TA6合金(jin)耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)板(ban)為研究對(dui)象,分析退(tui)火(huo)溫(wen)度(du)對(dui)其組織(zhi)和(he)(he)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),以期為TA6合金(jin)耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)板(ban)的(de)(de)(de)熱處(chu)理和(he)(he)進(jin)(jin)一步工業(ye)應(ying)用提供參考。

  試驗TA6鈦合金原料采用1級海綿鈦、一定比例的鋁豆和鐵釘,經真空自耗電弧爐3次熔煉制備成直徑Φ640mm、單重3t的鑄錠。鑄錠經2500t快鍛機鍛造成200mm×1050mm×1200mm板坯。板坯熱軋開坯采用2800mm四輥可逆軋機,軋制厚度3.5~4.0mm,經中間退火和表面處理后,在1780mm六輥可逆冷軋機上軋制成3.0mm厚的冷軋板材。將冷軋態耐磨板置于真空熱處理(li)爐中進(jin)(jin)行退火處理(li),分別加(jia)熱至(zhi)650、700、720、750、780、800、830℃,保溫(wen)60min后(hou)出爐空冷(leng)。在退火后(hou)的板材上(shang)取(qu)樣,在MST電子拉伸(shen)機上(shang)進(jin)(jin)行拉伸(shen)性能測試(shi),在板材冷(leng)彎(wan)機上(shang)測試(shi)最(zui)大彎(wan)曲(qu)角,在金相顯微鏡(jing)下(xia)觀(guan)察組織并進(jin)(jin)行評級。試(shi)驗結果如下(xia):

  (1)TA6合金耐磨板在650℃以下退火時,材料處于回復階段,組織和力學性能變化不大,彎曲性能最差;700℃退火時,材料已開始發生再結晶,強度明顯下降,伸長率和彎曲角大幅增加;720~800℃退火時,材料已發生完全再結晶,板材的力學性能也基本穩定,彎曲角在780~800℃最大,達到80°;830℃退火時,材料的再結晶晶粒已粗大,力學性能和彎曲性能快速下降。
  (2)在750~800℃范圍(wei)內,TA6合金耐磨板(ban)為均勻的完全再結晶組織,力學性能與彎曲性能匹配最好,此溫(wen)度范圍(wei)為TA6合金耐磨板(ban)合理的退火溫(wen)度范圍(wei)。