轧制温度对TB6钛合金棒材组织和力学性能的影响

轧制温度对TB6钛合金棒材组织和力学性能的影响

发表时间：2017-05-26T09:34:54.720Z 来源：《基层建设》2017年4期作者：黄维鸽

[导读] 摘要:采用三辊螺旋轧机，在Tβ－40℃、Tβ－30℃和Tβ+160℃三种不同温度下对TB6钛合金棒材进行轧制，研究轧制温度对棒材组织和力学性能的影响。

新疆工业职业技术学院新疆乌鲁木齐 830022

摘要:采用三辊螺旋轧机，在Tβ－40℃、Tβ－30℃和Tβ+160℃三种不同温度下对TB6钛合金棒材进行轧制，研究轧制温度对棒材组织和力学性能的影响。研究结果表明，经Tβ－40℃轧制后的组织为等轴组织，Tβ－30℃轧制后的组织为双态组织，Tβ+160℃轧制后的组织为网篮组织;具有等轴组织和双态组织的TB6钛合金棒材的拉伸强度相当，均高于具有网篮组织的，而等轴组织的塑性与网篮组织的相当，但低于双态组织的;综合分析知，经Tβ－30℃轧制后的TB6钛合金棒材的综合力学性能最优。

关键词:轧制温度;TB6钛合金;显微组织;力学性能

引言

TB6钛合金(名义成分为Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr)是一种亚稳β钛合金，钼当量约19.6，在730℃即可发生α→β相变，通过处理后极限强度可达1400MPa以上，具有密度低、强度高、耐蚀、冷加工和抗疲劳性能优异等特点，常被用来制造弹簧、石油气管路控制装置和各类紧固件等。作为β型钛合金，TB6钛合金在加工过程中具有较好的冷成形能力，但是变形温度低往往会造成合金的微观组织破碎不充分，而变形温度过高则容易引起合金在高温下形成粗大晶粒。因此在生产TB6等β钛合金时，合适的轧制温度是保证合金棒材获得良好组织和力学性能的首要条件。本研究对比了不同轧制温度对固溶态和固溶时效态TB6钛合金棒材组织和性能的影响，以获得能够满足某零件对抗拉强度大于1300MPa、屈服强度大于1200MPa且延伸率大于10%要求的轧制温度;并对该轧制温度下生产的棒材进行了不同温度的时效处理，研究了TB6钛合金在不同时效制度下组织和性能的变化规律。

1、实验

实验所用原材料为北京航空材料研究院钛合金研究所经真空自耗熔炼炉三次熔炼得到的650kgTB6钛合金铸锭，其化学成分见表1。利用金相法测得相变点温度Tβ为795℃。铸锭经过锻造锻成 60mm棒坯，其组织为等轴组织，如图1所示。

三辊螺旋轧机是一种新型、高效和大压下量的轧制设备，螺旋轧制是局部循环加载的非封闭复杂体积变形过程。利用三辊螺旋轧机在Tβ－40℃、Tβ－30℃以及Tβ+160℃三种温度下将 60mm棒材轧制成 20mm棒材，轧制后对棒材进行固溶和时效处理，热处理制度为755℃×2h/WC+515℃×8h/AC。利用LEICADMI3000M光学显微镜对热处理后的棒材进行显微组织观察，INSTＲON5887万能材料试验机对热处理后的棒材进行室温拉伸性能测试，CamScan3100扫描电镜对拉伸断口进行分析，对比不同轧制温度对棒材组织和力学性能的影响。

2、结果与讨论

2.1轧制温度对显微组织的影响。钛合金棒材轧制过程中显微组织的变化与变形温度有密切关系，在相变点温度之上与相变点温度之下对棒材进行轧制会得到不同类型的显微组织。图2为经不同温度轧制后TB6钛合金棒材的显微组织。

经Tβ－40℃轧制后棒材的显微组织与原始组织基本相同，均为等轴组织，但轧制后的显微组织中α相含量有所减少，并且经大变形量变形后等轴α相的尺寸也有所减小。经Tβ－30℃轧制后棒材的显微组织为双态组织，由于变形温度进一步接近相变点，α相含量进一步减少，等轴α相长大，其中少量聚集长大成短棒状，尺寸比Tβ－40℃轧制后的大。经Tβ+160℃轧制后棒材的显微组织为网篮组织，轧制温度

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