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Ti60合金热变形行为及微观组织

发布时间:2017-11-17 06:39 作者:互联网 来源:
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高温钛合金主要用于制造航空发动机压气机叶片、机盘和机匣等零部件,要求材料在工作条件下具有高的比强度、高温蠕变抗力、疲劳强度及良好的组织稳定性等。目前,高温钛合金的最高使用温度为600℃,是大推重比航空发
高温钛合金主要用于制造航空发动机压气机叶片、机盘和机匣等零部件,要求材料在工作条件下具有高的比强度、高温蠕变抗力、疲劳强度及良好的组织稳定性等。目前,高温合金的最高使用温度为600℃,是大推重比航空发动机的关键结构材料。Ti60合是我国自行开发的新型600℃高温钛合金,具有优良的综合力学性能和抗蠕变性能,但该合金成形温度区间较窄,其变形抗力对变形温度和应变速率非常敏感,成形过程中局部容易过热,致使微观组织分布不均匀,导致了成形的复杂性。科研人员在模拟试验的基础上,分析了变形工艺参数对该合金流动应力的影响规律,计算了不同变形条件下的应变速率敏感因子,并对变形微观组织进行了观察和分析,以期为高温钛合金的实际生产提供参考。
试验料取自Ti60轧环,成分为Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.35Si-0.85Nd,其(α+β)/β转变温度为1040℃。等温恒应变速率压缩试验在ThermecmastorZ热模拟试验机上进行,试样采用感应加热,压缩过程中闭环温控系统的控温精度为±1.0℃,自动采集流动应力数据。试样尺寸为Φ8mm×12mm,两端加工有深度为0.2mm的凹槽,用以储存玻璃润滑剂。采用真空感应加热,升温速率为10℃/s,升高至要求的温度后保温300s。压缩温度分别取920、950、980、1010、1040、1070和1100℃;应变速率分别取10-3、10-2、10-1、1、10和70s-1;最大高度压下率为50%,对应的真应变约为0.7。变形后的试样立即喷氦气冷却。将变形试样沿压缩轴纵向切割,采用标准方法制备金相试样后,使用体积比为1∶3∶6的HF、HNO3和H2O的混合酸腐蚀,并在XJP-6P光学显微镜上进行微观组织观察。试验结果如下:
(1)Ti60合金在α+β两相区变形,变形温度较低、应变速率较高时,易产生局部流动;应变速率较低时,易发生动态球化。在β单相区,应变速率较低时,易发生动态再结晶;应变速率较高时,易造成机械失稳。
(2)Ti60合金的流动应力对变形温度和应变速率均较敏感。在变形温度较高、应变速率较低时,Ti60合金流动应力曲线呈稳态流动特征;在变形温度较低、应变速率较高时,呈流动软化特征。
(3)在990~1030℃、0.001~0.01s-1区域和920~935℃、0.001~0.003s-1区域,为Ti60合金α+β两相区变形时适宜的工艺参数围。在1070~1100℃、0.001~0.01s-1区域,为β锻时适宜的工艺参数范围。(晓红)


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