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              鈦合金棒材的鍛造工藝

              作者:蘇州市榮千稀有金屬制品有限公司 瀏覽: 發表時間:2022-09-09 09:44:48

              鈦合金是一種廣泛應用于航空航天的高性能材料。鈦合金具有重量輕、強度高、韌性好、耐腐蝕等特點。其中,耐腐蝕性是最顯著的特點。

              對于制造業汽車行業來說,鈦合金是眾多金屬材料中唯一一種強度高、密度低、抗疲勞和耐腐蝕性能優異、彈性模量低的材料。

              因此,它是制造汽車的理想材料。

              此外,鈦合金還廣泛應用于醫療設備、化工設備、軍事工業(軍用TC4鈦棒和鈦板)和運動器材(鈦高爾夫球桿)。

              由于加工工藝復雜,鈦材價格昂貴,是成品價格高的主要原因。

              鈦合金和許多其他合金金屬一樣,是由鈦和一些有用的金屬成分組成,以滿足材料性能的要求,但鈦占其主要成分的90%以上。

              航空航天技術中廣泛使用兩種合金,即Ti6Al4V (6%鋁,4%釩,90%鈦)和Ti3Al2.5V (3%鋁,2.5%釩,94.5%鈦)。

              TC4 鈦合金具有良好的室溫和高溫力學性能,廣泛用于制造航空結構件和航空發動機的風扇、鼓等,占航空鈦合金總量的50%以上。

              飛機的許多承載結構件,特別是變截面結構件,要求原材料鈦棒材具有良好的缺口應力斷裂性能,以保證零件在高應力集中狀態下具有較強的抑制裂紋萌生和擴展的能力,不會失效斷裂。這類TC4 鈦合金 bar規格在國內技術標準中的上限為(;> 220毫米.

              對于要求缺口應力斷裂性能的TC4 鈦合金 bar的制備技術,目前國內外尚無公開報道。一般來說,TC4 鈦合金中氫含量高或組織均勻性差會降低其室溫缺口應力斷裂性能(1)。在工業批量生產中,由于工藝不當導致此類棒材缺口應力斷裂性能不合格的現象也很常見。

              中間輥通過物料時,軋制力不斷沖擊中間輥,使斜楔防松裝置迅速失效,破壞了中間輥固定的穩定狀態。調整后的孔型會隨著中間輥恒穩狀態的破壞而改變,影響鈦桿的尺寸穩定性,最終影響成品質量。在軋制過程中,為了防止膠木瓦結構發熱磨損,要用冷卻水澆杯對膠木進行冷卻潤滑,冷水會經常吹在軋輥表面,使鋼坯表面很快溢出。尤其是軋制鈦和鈦合金時,由于鈦和鈦合金的導熱性差,不良材料的內外溫差會較大,不利于鋼坯的均勻性。楔側固定法摩擦阻力大,軋制時消除電能也大。即使使用630kW電機,車也會經??ㄋ?,影響生產。

              50軋機軋制的鈦和鈦合金棒材由膠木瓦結構改為軸承結構,尺寸穩定,外觀質量提高,成品率提高。

              根據現有技術標準,提供了超規格直徑350mmTC4 鈦合金 bar,在保持力學性能不變的前提下,要求將小規格棒材原GB/T5193中的超聲波檢測等級由B級提高到A級。為此,開展了制備具有特殊要求的大規格TC4 鈦合金 bar的相關技術研究。

              由兩種方法制備。

              可以看出,工藝1制備的TC4 鈦合金 bar的宏觀組織均勻性較差,呈現出從邊緣的模糊晶體向中心的半透明晶體逐漸過渡的現象。工藝2制備的棒材低倍組織均勻性好,整個樣品處于模糊晶態。

              這說明鍛造工藝1對鋼錠和中間坯的心部組織破壞和細化不夠,與總變形量小有直接關系。由于鈦合金的變形抗力較大,大規格鈦棒坯體積較大,單次直拉變形難以保證坯芯的充分變形。工藝2充分利用4500t快鍛機的大噸位鍛造壓力,使大尺寸坯料在兩相區進行鐓粗和拉拔變形,保證了坯料的鍛造穿透。而且通過拉砧減少了坯料變形“死區”,使坯料不同部位充分變形,獲得了破碎細化和一致性良好的顯微組織。

              (1)采用P相區切坯、兩相區鐓粗+直拉的鍛造工藝,可制備杏350mm TC4 鈦合金 bar,其組織、性能和探傷水平均滿足供貨技術要求。

              (2)初生A的等軸組織有利于提高室溫下的缺口應力斷裂性能,而定向一致性強的短棒狀A相組織會降低缺口應力斷裂性能。

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