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TA15钛合金棒材常规热处理与冷却速率

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TA15钛合金棒材常规热处理与冷却速率

发布日期:2019-04-29 作者: 点击:

钛合金棒加工厂家

  TA15钛合金是20世纪60至70年代前苏联开发的一种钛合金,牌号为BT20,名义成分为Ti-6.5αl-1Mo-1V-2Zr。该合金主要的强化机制是通过α稳定元素αl的固溶强化,属于高αl当量的近α型钛合金。该合金既具有α型钛合金良好的热强性和可焊性,又具有接近于α+β型钛合金的工艺塑性,是一种综合性能优良的钛合金,在航天航空等领域得到了广泛应用,是国内成熟、应用广泛的钛合金之一。 TA15钛合金相转变温度一般在980°C〜1020°C,通常在普通退火状态下使用,一般认为不能通过热处理对其进行强化,但在退火态合金中P相含量为5〜7%,同TC4合金中(3相含量8〜10%比较接近,可见TA15钛合金棒加工存在热处理强化的可能性。通常的技术规范推荐TA15合金的退火制度为700°C〜850°C(空冷),生产中常用退火制度为800°C〜850°C(空冷)。本文研究生产中常用(α+β)区不同退火温度、不同冷却速率交互作用下对TA15钛合金室温力学性能的影响。

  1、实验方法

  实验材料:实验所用材料是湖南金天钛业科技有限公司生产的规格为0300mmTA15钛合金钛棒材,其化学成分如表1。用金相法测得相转变点(α+β/0)为995°C。

  实验方法:①实验材料用线切割方法制取014mm和10x10mm试样若干,分别在800°C/2h和850°C/2h条件下进行热处理,冷却方式分别为室温20°C空气中冷却;②实验材料截取厚度为20mm钛棒材,分别在800°C/2h和850°C/2h条件下进行整体热处理,用线切割方法制取①14mm和10x10mm试样若干。然后机加成标准GB/T228中R7试样,在UTM5205电子万能材料试验机上进行室温力学性能的检测,并在金相显微镜下观察其横向低倍组织。

  2、结果与分析

  2.1室温力学性能与两个温度及冷却方式的关系

  TA15钛合金在不同温度和不同冷却速率下的力学性能变化

  总体来说:在(α+β)区相同的热处理制度下,TA15合金的抗拉强度和延伸率变化不大,屈服强度、断面收缩率和冲击韧性随冷却速率降低而提高明显;而在相同的冷却速率下,随着退火温度的升高,TA15合金的抗拉强度提高幅度较大,屈服强度、延伸率、断面收缩率和冲击韧性则变化不大。

  曾有研究不同的退火热处理制度对TA15合金显微组织、室温拉伸性能、高温拉伸性能、室温冲击韧性及硬度的影响。

  (1)在相变点以下温度退火,TA15合金的室温、高温断裂强度在860°C时出现峰值,而室温塑性、高温断面收缩率和室温冲击韧性则随着退火温度的升高而提高。(2)TA15合金室温冲击韧性和硬度具有一定的对应(反比)关系。(3)提高退火温度也可以提高钛棒材试样的冲击值,冲击性能的提高幅度与材料原始组织和性能有关。

  2.2热处理和冷却方式对组织结构的影响已有的研究表明,在TA15合金相变点下较低温度范围内进行退火得到等轴组织。对热加工态的TA15钛合金进行650〜950°C温度范围内退火,结果发现在较低的温度进行退火对合金组织影响不大,基本保留热加工时的组织形态,只是3转含量不同[3]。在800°C和840°C热处理制度和不同冷却速率下,组织结构没有太多改变,基本保留热加工时的组织形态,如图2所示,这也验证了以上观点。

  (1)TA15钛合金虽然是近α钛合金,但可以进行热处理强化。

  (2)在800°C&850°C热处理时,同一温度下,抗拉强度和延伸率变化不大,屈服强度、断面收缩率和冲击韧性随冷却速率降低而提高明显;而在相同的冷却速率下,随着退火温度的升高,TA15合金的抗拉强度提高幅度较大,屈服强度、延伸率、断面收缩率和冲击韧性则变化不大。

  (3)800°C&850°C热处理温度下,不同的冷却速率对组织结构的影响不大。


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