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大規格TC4鈦合金厚板研製

時間:2015-2-12 15:44:12
      TC4鈦合金具有優異的綜合性能,產量占到整個鈦合金產品的50%以上,而其中宇航工業用量超過80%,主要被用做飛機的承力構件,其約占承力構件用鈦合金用量的70%~80%。目前,世界上一些國家製備大型鈦合金材料的技術已經成熟,並製定有相應的規範,例如美標AMS 4911L中Ti-6Al-4V(TC4)鈦合金板材最厚可達100mm。而因受製備工藝、使用水平等的限製,我國高性能的大規格TC4鈦合金厚板(厚度大於40mm,寬度大於2000mm)的製備仍麵臨諸多挑戰。 
  隨著TC4鈦合金板材厚度增加、寬度變大,控製其組織均勻性、保持其強塑性匹配等的難度也將增大,而采用適宜的熱加工方法是製備大規格TC4鈦合金厚板的有效途徑。研究人員以熱模擬試驗所獲得的熱加工圖為參考,硫鐵含量、軋製溫度等工藝參數進行了探索,並在2800mm四輥熱軋機上成功製備出板形良好且組織均勻的大規格TC4鈦合金厚板。
  實驗用TC4鈦合金鑄錠經3次真空自耗電弧熔煉而成,質量為5t。鑄錠經扒皮後在上、中、下部分別取樣並進行成分分析,從分析結果可以看出,主元素Al、V以及雜質元素Fe、O在鑄錠上、中、下部分布均勻,無偏析,完全滿足製備大規格TC4鈦合金厚板的要求。

  鑄錠經超聲波探傷後切除冒口和錠底,然後在大噸位快鍛機上經多向鍛造鍛成板坯。在板坯頭部橫斷麵取樣,觀測厚度方向中部的顯微組織。在板坯頭部橫斷麵同時切取Φ10mm的壓縮試樣,在Gleeble1500熱模擬實驗機上進行熱模擬試驗。其中,變形溫度分別設定為800、850、900、950、1000、1050℃,應變速率分別設定為0.01、0.1、1、10、20s-1。