锻造和热处理工艺对TC4钛合金显微组织和冲击韧度的影响.pdf
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1、试验研究收稿日期:作者简介:苏化冰()男陕西西安人高级工程师主要从事能源和航空航天零件的锻造技术研究工作联系电话:.通讯作者:尹林()女高级工程师主要从事汽轮机及燃机叶片的材料和热处理等技术工作联系电话:.锻造和热处理工艺对 钛合金显微组织和冲击韧度的影响苏化冰尹 林江红军秋大闯(无锡透平叶片有限公司江苏 无锡)摘 要:研究了热处理和锻造工艺包括 空冷 空冷 炉冷至 空冷 水冷 空冷 水冷 空冷分别在 、锻造后空冷、风冷和水冷对 钛合金显微组织及冲击韧度的影响 结果表明:随着锻造温度的升高合金中初生 相含量减少晶粒尺寸减小随着锻造后冷却速率的提高合金中初生 相含量增多晶粒尺寸减小退火炉冷的合金
2、冲击韧度最佳且初生 相含量和晶粒尺寸最大随着退火温度的升高合金中初生 相含量无明显变化而晶粒尺寸略有增大时效温度从 提高至 合金中初生 相含量提高了约平均晶粒尺寸降低了固溶随后时效处理的合金中初生 相的含量和晶粒尺寸远小于退火处理的合金关键词:锻造热处理 钛合金显微组织冲击韧度中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.()()()()()().:热处理 年第 卷 第 期 引言()合金属于 型钛合金比强度高、耐蚀性好被广泛应用于航空、航天及船舶制造等领域 不同工艺锻造或热处理的 钛合金 和 相的数量、比例、形态和性能均有较大差异 锻造的 钛合金叶片需进行热处理以获得所需的组织和性能 为确保
3、力学性能符合要求可通过热处理控制 相的含量、尺寸和形态 王晓燕等通过热处理来控制钛合金中初生和次生 相的含量改善材料的力学性能 冲击性能是 钛合金锻件的重要质量指标但对 相的含量及形态对钛合金冲击韧度的影响的研究较少 本文研究了锻造温度、锻后冷却速率和热处理工艺对 钛合金显微组织和冲击韧度的影响 试验材料和方法试验用 钛合金采用真空自耗电弧炉熔炼并锻造成 棒材化学成分如表 所示 表 试验用 钛合金棒材的化学成分(质量分数)单位:.从棒材的/半径处取样制备夏比 型缺口冲击试样尺寸为 按表 工艺进行热处理 按/进行冲击试验 按/采用 图像分析仪对冲击试样进行金相检验试样用 氢氟酸 硝酸 水的混合液
4、浸蚀采用平均值测量法评定初生 相晶粒度表 热处理工艺编号工艺 空冷 空冷 炉冷(./)至 空冷 水冷 空冷 水冷 空冷 随后研究了锻造温度、锻后冷却方式对合金显微组织的影响 叶片坯料的制作工序为:下料制坯锻造热处理检测 表 为锻造工艺 组试验叶片的热处理工艺均为 保温 空冷从叶片锻件根部取样进行横向金相检验 图 为 合金叶片锻件的外形图 合金叶片锻件的外形 试验结果与分析.热处理工艺对冲击性能和显微组织的影响.冲击性能图 为经不同工艺热处理的 合金的室温冲击性能 炉冷的合金冲击性能较好比 空冷的合金提高了约 空冷的合金冲击性能无明显变化 固溶处理随后 时效的合金冲击性能较好与 时效的合金相比冲
5、击性能提高了约 表 锻造加热和冷却工艺编号工艺 空冷 风冷 水冷 空冷 空冷图 采用不同工艺热处理的 合金的冲击韧度 钛合金的冲击韧度与其抗临界裂纹形成和抗裂纹扩展性能有关 合金固溶处理前组织为典型的 相冷变形性能和耐磨性较差对其进行固溶处理是为了获得稳定的等轴 相或弥散的马氏体 相和亚稳定 相 退火后冷却越快相越多 相含有大量位错冲击韧度较差 退火炉冷时 相中次生 相明显变宽炉冷产生的次生 相是韧性相 在退火炉冷形成的组织中裂纹扩展热处理 年第 卷 第 期至次生 相时将改变方向从而提高材料韧性因此退火炉冷的合金冲击韧度最高.显微组织图 为经不同工艺热处理的 合金中初生 相的含量和尺寸 由图
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