冷轧生产TA18钛合金小规格厚壁管材加工工艺研究

针对小规格厚壁TA18钛合金无缝管试生产中遇到的内表面易产生裂纹、成品率低的问题,研究了冷轧工艺参数对管材表面质量和拉伸性能的影响,探索提高管材成品率的方法。结果表明:两辊开坯轧制变形量选择39%,管材内外表面质量较好;用三辊轧机进行中间道次轧制时,Q值小于0.87,管材内表面质量较好;成品管材轧制变形量选择30%,能够得到较好的力学性能和显微组织。为了提高TA18钛合金管材的成品率,在轧制过程中每轧制1～2个道次,就进行除油、酸洗、退火、矫直处理,再用喷砂+酸洗方法去除内表面裂纹。采取该措施后,成品管材探伤合格率提高到35%～40%。     

航空导管用TA18钛合金管材研制

航空导管用TA18钛合金管材要求具有很高的机械性能、良好的加工性能以及良好的耐腐蚀性能等综合性能。针对国内航空导管用TA18钛合金管材试制阶段所存在的问题,通过原料成分优化、每道次轧制变形量和Q值的控制以及管材退火温度的合适选择试图解决TA18钛合金管材综合性能的匹配问题;通过管坯尺寸偏差的控制以及每道次轧制精度的控制以达到成品管材尺寸公差满足标准要求;通过管材轧制中内外表面处理提高成品管材的探伤合格率。试制结果表明,采用此工艺可以制备尺寸精度及力学性能满足标准要求的TA18钛合金成品管材,但成品管材探伤合格率仅为66％,还需改进提高。     

冷轧工艺对TA21小规格钛合金管组织和性能影响

针对TA21合金管材的使用特性，在小规格管材轧制工艺上进行针对性研究。通过选取不同的加工率ε值与减壁率和减径率之比Q值进行冷轧制工艺生产试验，得到ε值和Q值与TA21组织和力学性能之间的关系。并据其在冷轧制工艺中的实际情况，制定合理的工艺参数，以获得具有稳定良好力学性能加工材。     

轧制Q值对小口径TA2管材组织和性能的影响

通过改变钛管材冷轧过程中的工艺参数,研究了不同相对减壁量与相对减径量的比值(Q值)对小口径TA2管材组织和性能的影响。结果表明:轧制Q值对管材组织性能影响较大,通过合理控制成品管材的轧制Q值可获得组织性能良好的TA2管材;对于6 mm×1 mmTA2管材,Q值控制在1.65,变形率ε取53.3%时,可获得最佳的强塑性匹配。Q值影响冷加工过程中晶粒的破碎程度、均匀度及织构分布,因此可通过调整Q值的大小来控制管材的组织、织构,进而得到与之相匹配的良好的力学性能。     

石油行业用TA18钛合金厚壁管材的研制

石油行业用TA18钛合金厚壁管材的轧制难度较大,易出现表面开裂等现象,为此提出了2种不同冷轧工艺并对其轧制过程及效果进行了对比。此外,还研究了退火温度对管材性能和组织的影响。结果表明：采用两辊冷轧配合热矫直方法,可以缩短生产周期,提高生产效率,最终获得室温力学性能满足客户指标要求的TA18厚壁管材,且平直度可以达到0．75mm／m左右,内表面粗糙度平均为0．864μm。     

不同Q值冷轧对TA18钛合金管材织构及力学性能的影响

研究不同Q值冷轧工艺对高强TA18钛合金管材织构及力学性能的影响。测试比较了两种工艺获得的管材的拉伸性能、CSR值和(0002)面极图、ODF截图。结果表明,冷轧加工TA18钛合金管材的Q1时,管材径向压力占优势,会形成晶向[0002]与管材径向平行的织构,以径向织构为主的管材综合性能较好,可满足AMS标准要求;当冷轧加工TA18钛合金管材的Q1时,切向压力占优势,会形成晶向[0002]与管材切向平行的织构,以切向织构为主的管材塑性较差,无法满足AMS标准要求。     

飞机液压系统用TA18钛合金管材性能特殊性研究

给出了收缩应变比(CSR)的测试原理及方法,研究了CSR与TA18钛合金管材织构、拉伸性能之间的关系。结果表明,TA18钛合金管材的织构越强,管材的CSR值也会越高。通过研究TA18钛合金管材在不同温度下的拉伸性能,发现随着温度的降低,TA18钛合金管材的强度、塑性均升高,这主要与其在不同温度下的塑性变形机制有关。TA18钛合金管材的CSR值与屈强比、伸长率成正比关系,提高管材的屈强比、伸长率可提高CSR值。通过对TA18钛合金管材的CSR值进行测定,可以反映管材径向和周向的变形性能,解决了管材径向和周向性能评价难题。     

氧含量及轧制工艺对纯钛管材性能的影响

氧是钛及其合金重要的间隙杂质元素之一,它的含量对钛合金的组织和性能具有一定的影响。研究了不同氧含量、不同轧制变形量对纯钛管材性能的影响,分析了氧含量、轧制变形率、轧制相对减壁量（Q值）等对管材力学性能的影响规律。研究结果表明,氧含量对纯钛管材性能有明显的影响,纯钛管材氧含量在0．08％-0．13％范围内可获得强度高、塑性优异的管材;轧制Q值变化对纯钛管材性能具有重要的影响,当1．2≤Q〈2．3时,可获得综合性能优异的纯钛管材;冷轧变形率对纯钛管材的性能影响显著,当成品火次变形率控制在35％～60％范围时,管材综合力学性能优异。     

TA18钛合金斜轧管坯组织与性能研究

采用斜轧穿孔法制备TA18钛合金管坯,分析了管坯表面质量、氧化层厚度、组织和性能特点,并研究了开坯轧制加工率对管材组织的影响,以及热处理制度对成品管组织与性能的影响。结果表明:斜轧穿孔法制备的管坯表面光滑,其组织为变形的魏氏组织和少量的块状α组织。该管坯在进行两辊开坯轧制时,变形量应控制在55%以内。采用斜轧穿孔管坯生产的48 mm×5 mm成品管材,经过650~670℃×1 h真空退火处理后,其力学性能完全满足国军标GJB 3423—98和美标ASTM B 338—2010的要求。     

TA6钛合金板材换向轧制工艺研究

通过设计两种换向轧制工艺,采用2 800 mm四辊可逆热轧机成功制备了满足GJB 2505A—2008标准要求的3.5 mm厚TA6钛合金薄板,并研究了轧制工艺对TA6钛合金板材显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:采用这两种不同轧制工艺轧制TA6钛合金板材,当总变形量为72%时,板材内部均为混乱的魏氏组织,且组织均匀性差,纵横向抗拉强度差值大于50 MPa;随着变形量增大,组织不断细化,强度不断提高,当变形量达到89%以上时,与B工艺相比,采用A工艺得到的板材组织均匀性更好,且纵横向抗拉强度差值小于20 MPa。采用A工艺制备的TA6钛合金板材退火后为细小均匀的再结晶组织,且力学性能满足GJB 2505A—2008标准要求。     

挤压比和退火温度对TA22钛合金挤压管组织与性能的影响

通过热挤压方法制备了φ50 mm×8 mm和φ45 mm×7 mm两种规格的TA22钛合金管.研究了9.85、12.6两种挤压比和650、700、750、800℃四种退火温度对热挤压管显微组织和力学性能的影响.结果表明:挤压比对TA22合金挤压管的力学性能影响不大,可以采用较大的挤压比制备TA22合金管以提高生产效率;...     

冷轧道次变形率对TA18钛合金管材组织与拉伸性能的影响

改变冷轧道次变形率研究其对TA18钛合金管材组织和拉伸性能的影响。用金相显微镜观察了其微观组织形貌,用Instron 1185拉伸试验机测试了拉伸性能。结果表明:冷轧态TA18钛合金管材显微组织为纤维状;冷轧第三、四道次管材的晶粒取向程度弱于第一、二道次,抗拉强度和屈服强度较低,但延伸率大幅提高;经过750℃/90 min再结晶退火后所有TA18管材晶粒为等轴状晶粒,组织取向消失,同时由于细晶强化作用,使第一、二道次退火后的TA18钛合金管材保持了相对较高的强度和延伸率。由于第三、四道次冷加工态性拉伸能指标与第一、二道次退火态较为接近,因此存在通过连轧的方式来简化工艺流程的可能。     

航空航天用TA18钛合金管材的研发及应用

简要介绍了TA18管材在国内外的研究发展和应用现状,分析了我国与国外在该管材研制技术、标准制定及应用方面的差距。美国在航空用TA18钛合金管材方面已有一系列标准,并不断加以修订、完善,且有成熟的生产技术,在航空航天领域广泛应用。我国中强级TA18钛合金管材已有应用,而高强级TA18钛合金管材的应用尚属空白。通过近几年的研究,国内高强级TA18管材的研制已经取得重大突破,有望在2～3年内实现国产化。     

冷轧及热处理对TA16钛合金管材组织与性能的影响

通过改变冷轧过程中的工艺参数,研究了加工变形量、Q值(相对减壁量和相对减径量的比值)对TC16(Ti-2Al-2.5Zr)钛合金管材拉伸力学性能的影响,同时研究了退火温度对管材拉伸力学性能及显微组织的影响。结果表明:Ti-2Al-2.5Zr合金管材具有良好的冷加工性能,当冷轧变形量在25%时可获得较佳的强塑性匹配;当轧制Q值在1.2～2.0变化时,管材强度、塑形均随Q增大而提高,可获得综合性能优异的管材。此外,研究发现随着退火温度的升高,管材强度、塑性及屈强比均呈现下降趋势。     

钛及钛合金热氧化行为研究

对TA2纯钛和TA18钛合金试样在500～850℃温度范围内进行热氧化处理,采用静态增重法研究氧化速率,并采用XRD分析表层氧化物物相,探讨合金元素对热氧化动力学的影响机理。结果表明,TA2纯钛和TA18钛合金氧化增重都随温度提高而增大,在相同的热氧化温度和时间下,TA18钛合金的单位面积氧化增重曲线比TA2纯钛的平缓,增重比TA2纯钛慢;TA18钛合金的抛物线速率常数比TA2纯钛小,即TAl8钛合金的抗氧化性比TA2纯钛更好。TA2纯钛在600℃和700℃氧化的抛物线速率常数分别为1．24774×10、6．75902×10-2mg2·cm-4·h-1;TA18钛合金在600℃和700℃氧化的抛物线速率常数分别为7．853×10、3．66128×10-2mg2·cm-4·h-1。TA18钛合金抗氧化性比TA2纯钛更好的原因是：TA18钛合金氧化层由TiO2和A12O3组成,TA2纯钛氧化层完全由TiO2组成,A12O3比TiO2更致密,具有更好的阻挡氧向内层渗透的作用。     

锻造工艺对TA23钛合金板坯组织及性能的影响

TA23钛合金铸锭在卢相区经过变形量为88％的两镦两拔锻造,然后在α＋β相区进行锻造,变形量分别为36％（工艺1）和56％（工艺2）,最终得到135mm×960mm×1050mm的板坯。采用金相显微镜、材料托伸试验机和超声波探伤仪对TA23钛合金板坯的显微组织、力学性能和内部缺陷进行了研究。结果表明,在两相区进行变形世为36％的锻造得到的板坯组织为网篮组织,变形量为56％得到的板坯组织为等轴组织;增大变形硅有利于进一步细化组织,提高塑性指标,降低超声波探伤杂波水平;采用工艺2锻造的TA23钛合金板坯可用于生产船用板材。     

TA17钛合金热变形行为及加工图

为探索TA17钛合金热变形行为和变形特性,采用Gleeble-3800热模拟机开展温度为700~1 100℃、应变速率为0.1~40 s~(-1)、变形程度为60%的热压缩试验。基于Arrhenius模型构建TA17钛合金的本构方程,基于动态材料模型构建TA17钛合金的热加工图(ε=0.6),并结合显微组织分析对热加工图进行验证。结果表明:热加工图预测结果与组织分析相符,当温度低于750℃或者应变速率大于10 s~(-1)的区域为TA17钛合金的加工失稳区域,失稳区以外是安全加工区域,热加工性能最佳的区域是800℃、0.1 s~(-1)。