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    熱處理對冷軋TC4鈦合金管材組織和性能的影響

    來源:南京雙梯鋼管有限公司 發布時間: 2017/3/28 15:17:49 【返回上一步】
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     鈦合金是逐漸得到廣泛應用的新型材料,具有優異的綜合性能,比強度高,抗裂紋擴展能力好,抗蝕性能優異,具有良好的焊接性能,在航空、航天、制氯、制堿和汽車工業中得到廣泛的應用。TC4鈦合金,從20世紀50年代以來得到廣泛的應用,是目前應用最多的鈦合金之一,被譽為“王牌鈦合金”。TC4鈦合金材料的組成為Ti-6Al-4V,屬于(α+β)型鈦合金,具有良好的綜合力學性能,比強度高。TC4的彈性模量約為鋼的1/2,故鈦合金加工時容易產生變形。一般來說,TC4鈦合金的板材軋制工藝相對較成熟,而TC4管材的生產則以熱軋、擠壓和斜軋穿孔為主,產品多為大尺寸的厚壁管材。也有使用溫軋方法生產薄壁管材的記錄,但需要在軋管機上安裝感應加熱裝置,溫度控制在再結晶溫度以下100℃左右,加工設備復雜、工藝復雜、生產成本高,不適合大批量生產時使用。如能通過研究找到冷軋成型TC4薄壁管材的成型工業和與之相配套的熱處理方法,直接冷軋成型高強度TC4鈦合金管材,可以降低生產成本,對工業生產具有重大意義。

      之前的大量研究表明,原始管坯在進行冷軋前使用真空熱處理能夠顯著改變管坯的性能。鑒此,研究人員針對TC4管材冷軋后的熱處理工藝進行探索,即在相同變形量的情況下,研究熱處理對軋制態TC4管材組織和性能的影響。
      所用材料為冷軋TC4鈦合金管材,軋制前的原始管坯尺寸為Φ48mm×5mm,經過5道次軋制后,管材的最終尺寸為Φ19mm×1mm。軋制過程中進行道次間退火處理,退火溫度800℃,保溫時間1h,冷卻方法為爐冷至500℃,空冷至室溫。對第5道次軋制得到的冷軋管材分別進行800、860和920℃的熱處理,保溫1h,冷卻方法為爐冷至500℃,空冷至室溫,進行組織和性能的對比分析。
      從管材上切取試樣進行金相顯微組織分析,對切取的試樣使用環氧樹脂鑲嵌,在水磨機上進行粗磨、細磨和拋光。腐蝕使用HF∶HNO3∶H2O=1∶3∶6的腐蝕液。在VHX-900超景深顯微鏡上進行顯微組織的觀察和金相組織照片的拍攝。用型號為MH-5的顯微硬度儀對試樣進行維氏硬度的測試,測試時,對試樣的不同部位分別加載5次,取平均值。用CMT-520拉伸試驗機進行室溫拉伸性能試驗,拉伸數據取3個試樣的平均值。試驗結果:
      (1)第5道次軋制得到的TC4管材組織細小但是畸變大,塑性差。
      (2)在800℃退火后,變形嚴重的晶粒間出現了大量的細小顆粒,分布不均勻;隨退火溫度的升高,細小的再結晶晶粒數量增加,分布均勻,當溫度升高到920℃時,再結晶晶粒長大,并呈等軸狀分布,軋制導致的晶粒變形和不均勻完全消失。
      (3)退火處理后的管材伸長率顯著增加,在860℃退火后伸長率最大,隨退火溫度的升高,管材強度先降低后增加,綜合力學性能在920℃退火后達到最好。
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