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不同热加工工艺对TC11钛合金、TC11钛棒组织和性能的影响

发布日期:2020-05-07  浏览次数:100
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  TC11钛合金是一种α+β型耐热合金,主要用于制造飞行器压气机盘、叶片等零件,是国产航空发动机用主要钛合金材料,现已推广应用于火箭发动机的转动部件。随着该合金的广泛应用,其各项技术指标的要求也越来越严格。
  在钛合金的变形半成品中,特别是在两相钛合金的变形半成品中,合金成分、坯料原始组织、加热制度、变形率、变形均匀性和变形的温度条件是影响棒材最终宏观组织的基本因素,而不同的组织则能够大幅度地改变半成品的机械性能。科研人员采用锻造和轧制设备分别生产规格为Φ73mm和Φ29mm的TC11钛合金棒材,研究不同热加工工艺对其组织和性能的影响。
  实验选用材料为某公司生产的三次真空自耗电弧熔炼锭,执行相近工艺,开坯、锻造提供规格为Φ150mm的热连轧轧制坯料以及Φ125mm的精锻机锻造用坯料,使用光学显微镜放大100倍进行观察,组织形貌均为较粗大的等轴组织且均匀一致。
  上述坯料分别在精锻机和热连轧设备上生产规格为Φ73mm和Φ29mm的TC11钛合金棒材,加热温度均为970℃,变形速度为2.5m/s。
  精锻工艺:采用精锻机设备进行一火次4道次变形,总变形量为65.9%,平均压下量为13mm,生产Φ73 mmTC11钛合金锻造棒材。采用精锻机设备进行三火次9道次变形,单火次平均变形量为61.1%,平均压下量为8mm,生产Φ29mmTC11钛合金锻造棒材。
  轧制工艺:采用热连轧设备进行一火次9道次变形,总变形量为76.3%,平均压下量为35mm,生产Φ73mmTC11钛合金轧制棒材。采用热连轧设备进行两火次15道次变形,单火次平均变形量为80.3%,平均压下量为29mm,生产Φ29mmTC11钛合金轧制棒材。
  试样采用950℃/1h·AC+530℃/6h·AC进行退火处理后对不同工艺的成品棒材进行组织和性能的检测。试验结果表明:
  (1)采用精锻工艺生产的TC11规格为Φ73mm和Φ29mm棒材成品,其显微组织要比热连轧工艺生产的棒材组织细小,且均匀性好。
  (2)在相同加热温度下,精锻工艺生产的TC11钛合金棒材各项力学性能优于轧制棒材,适合生产组织和性能要求高的叶片用棒材;和精锻生产方法相比,新型热连轧工艺生产效率高,产品的平直度和表面质量较好,并可节约生产成品。
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