超大规格TA15钛合金棒材锻造工艺研究

分别采用一次镦拔、两次镦拔和直接拔长3种开坯锻造工艺锻制了400 mm TA15钛合金棒材,并对比分析了棒材的低倍组织、显微组织、力学性能以及探伤杂波水平。结果表明,在铸锭开坯时通过两次镦拔变形增加β相区的变形量,在中间锻造及成品锻造时保证变形量分别大于40%和30%,再经800℃×2 h/AC热处理后,可以得到边部、1/2R处及心部组织均匀细小的Ф400 mm TA15钛合金棒材,且各项力学性能符合用户标准要求,探伤杂波水平可达Ф3.2 mm-9 dB。     

热处理对TA15合金板材组织性能的影响

研究了热处理温度对TA15合金板材组织性能的影响,用金相显微镜观察了其微观组织形貌,测试了力学性能。结果表明：TA15厚板与薄板在两相区750℃～850℃进行热处理,随热处理温度升高,强度先降低后增加,塑性则逐渐增加,在850℃热处理达到强度与塑性的最佳匹配。这与初生α相与次生α相的数量、大小的匹配有紧密的联系;而且随退火温度升高,横纵向差异逐渐减小。     

热处理工艺对TA5钛合金棒材显微组织及性能的影响

经过多火次锻造得到具有均匀细小等轴组织的TA5钛合金棒材,在600~800℃范围内对其进行不同温度和不同保温时间的退火热处理,研究不同热处理工艺对其显微组织与力学性能的影响。结果表明,热处理温度在700~750℃,保温时间在60~90 min之间时,得到的组织为更加均匀的等轴组织;棒材的抗拉强度为740 MPa左右,屈服强度在595 MPa左右,延伸率在14%左右,强度和塑性达到较好的匹配。     

大规格TZM钼合金锻造棒材性能研究

研究了大规格TZM钼合金锻造棒材在不同加工变形量条件下的组织,力学性能及其断裂行为。结果表明:TZM棒材经过锻造工艺加工后,随着锻造加工量的增大,密度不断增大,晶粒组织和强化粒子分布更加细密和均匀;锻造后棒材的室温强度、屈服强度、延伸率和显微硬度均随之增大。锻造加工量达到80%时,棒材拉伸强度达到780 MPa,屈服强度达到710 MPa,延伸率达到了25%,显微硬度达到HV255。总加工量大于70%时,棒材断裂方式表现出明显呈韧性断裂特征。     

热处理工艺对TA15钛合金棒材组织和性能的影响

研究了普通退火、β退火的单重热处理制度和强韧化的双重热处理制度对TA15钛合金棒材组织和性能的影响规律。结果表明,在普通退火温度范围内,合金组织形貌变化不大,均为等轴组织,合金的强度和冲击韧性随退火温度的升高而增加,塑性基本保持不变;β退火得到粗大的魏氏体组织,综合力学性能最差;在双重热处理过程中,第二重热处理温度主要影响片层α相的厚度,随着第二重热处理温度的升高,片层α相厚度增加,合金的强度降低,冲击韧性增加。当热处理制度为975℃×1 h/WQ+850℃×2h/AC时,合金组织由约24%的初生等轴α相、55%左右的网篮α相和β转变组织组成,此时合金具有良好的强韧性匹配。     

锻造工艺对GH2909合金大规格棒材组织与性能的影响

对GH2909合金φ508mm真空电弧重熔锭采用不同的锻造工艺,经材上取样观察显微组织,检测室温、高温性能,棒材车光后超声波探伤检测,分析得出：4500吨快锻压机整支拔长＋两端打钳口＋中切分段＋采用漏盘分别两镦两拔＋1800吨一火精锻机成材,可使GH2909合金大规格棒材组织均匀细小;进而获得满足标准指标要求的良好的综合性能。     

退火制度对TA19钛合金大规格棒材组织和性能的影响

研究了不同退火制度对TA19钛合金大规格棒材组织和性能的影响。结果表明：TA19钛合金棒材组织随退火温度的升高逐渐由等轴组织转变为双态组织,经（915～940）℃×1h／AC＋550℃×8h／AC双重退火处理后获得等轴组织,经（965～990）℃X1h／AC＋550℃X8h／AC双重退火后获得双态组织。TA19钛合金棒材的较佳热处理温度为（965～990）℃×1h／AC＋550℃×8h／AC,经该制度热处理后棒材的室温拉伸性能优良。     

锻造工艺对TA15钛合金扁坯组织和力学性能的影响

采用4种不同锻造工艺对TA15钛合金棒材进行热加工锻造,得到规格为80 mm×150 mm×L的扁坯,对扁坯进行800℃×1 h热处理。研究了加工工艺对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,采用一次锻造(温度T1)/慢冷+二次锻造(温度T2)/快冷的工艺,锻出的TA15钛合金扁坯组织中初生α相含量约为10%,基体上具有较多的细小针状组织。用该工艺加工的TA15钛合金,其力学性能较其他工艺的高,横向和纵向性能差异较小,是一种性能比较优良的框锻件生产用坯料。     

TC4合金超大规格棒材锻造工艺对组织和性能的影响

通过两种锻造方案试制TC4合金450 mm超大规格棒材。分析了两种方案生产的棒材组织、力学性能和探伤杂波水平的差异。结果表明:铸锭经过镦-拔工艺开坯,进行1次"高低高"锻造,然后在相变点以下30～50℃进行变形量大于85%的成品锻造,可生产出组织和力学性能满足GJB 1538标准要求、探伤满足GB/T 5193-A级要求的TC4合金450 mm大规格棒材,且棒材的组织均匀性好。     

微观组织对TA15钛合金力学性能的影响

比较了两个(α＋β)两相区轧制的TA5钛合金环形件的显微组织和力学性能，分析了两个环形件的工艺控制特征及微观组织对力学性能的影响。结果表明，两相区轧制的TA15合金环形锻件获得了含有等轴初生α相和β转变组织基体的双态组织，等轴初生α相及β转变组织的体积分数和口转变组织中的次生α相的形貌对合金的力学性能有显著影响。等轴初生α相体积分数增加有利于塑性和冲击韧性性能提高，但降低了断裂韧性、持久和蠕变性能。β转变组织体积分数减少且次生α相的球化会显著降低合金抗裂纹扩展的能力，从而降低了高周疲劳性能。     

损伤容限型钛合金TA15 ELI 43 mm厚板组织与性能

研究了TA15 ELI合金43mm厚板双态组织和片层组织的室温拉伸性能、断裂韧性KIC以及疲劳裂纹扩展速率da／dN等损伤容限性能。讨论了显微组织对该合金损伤容限性能的影响。结果表明，相对双态组织而言，该合金片层组织在较少损失拉伸强度的前提下，提高了合金的断裂韧性，降低了合金的疲劳裂纹扩展速率，具有更好的损伤容限性能。     

挤压工艺对TA15型材组织和性能的影响

研究了挤压变形条件与TA15挤压型材组织和性能的关系。结果表明,挤压温度在相变点以上70～120℃,挤压比为76.1～84.6时,可以获得具有细长条状α和晶界α的β转变组织及室温力学性能较稳定的型材。     

TC17钛合金超大规格棒材的制备

以0级海绵钛、Al-Mo二元中间合金以及适当颗粒度的金属Cr等为原料,经过3次真空自耗电弧炉熔炼得到5 t级TC17钛合金铸锭。铸锭杂质元素含量较小,纯净度良好,合金元素成分的纵横向分布均匀性良好,易偏析元素Cr的纵、横向分布偏差不大于0.35%。铸锭在4 500 t快锻机上经"高低高低"路线的反复镦拔锻造制备成500mm棒材,棒材的低倍组织、显微组织、高温和室温力学性能以及超声波探伤水平等各项技术指标均符合相关技术标准要求,不同部位的组织均匀性、性能一致性良好。     

大规格TA13钛合金铸锭Cu偏析控制

选用优质海绵钛为原料,以适当规格的Cu屑为合金添加剂,经混料→电极压制→电极焊接→一次真空熔炼→二次惰性气体保护熔炼,得到φ700mm规格TA13钛合金铸锭。分析了大规格TA13钛合金铸锭中Cu元素的分布特点技影响C。偏析的主要因素。合适的原料及配料方式、惰性气体保护电弧熔炼、低熔化速率及合理的补缩工艺等是避免大规格TA13钛合命铸锭中Cu元素发生宏观偏析的重要措施。     

TA15ELI显微组织及损伤容限性能研究

采用一火β区热轧和一火两相区上部温度热轧获得了片状组织的TA15ELI钛合金厚板，通过两相区900℃、930℃、950℃和β区980℃退火热处理进一步调整合金显微组织和损伤容限性能，测定了不同热处理状态下合金的显微组织特征参数和室温拉伸性能、断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率，分析了显微组织对损伤容限性能的影响关系。研究发现：两相区退火，随着退火温度的升高，TA15ELI钛合金组织中初始β晶粒尺寸和α集束尺寸基本不变，α片平均厚度有所增加，合金强度和塑性均有所下降，da／dN降低，KIC提高；合金在β区980℃退火较两相区退火具有更好的损伤容限性能和综合性能。     

TA15钛合金的普通退火

研究了退火温度对TA15合金棒材、锻件拉伸性能和显微组织的影响。结果表明 :大规格棒材、锻件的强度随退火温度升高而提高 ,升幅在 60MPa左右。强度的提高与亚稳定β相在临界温度以上的分解有关     

热处理对TA15钛合金中厚板材组织及力学性能的影响

研究了退火温度在750—1010℃范围内对TA15钛合金中厚板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,在750～950℃两相区退火时,随着退火温度的升高,等轴化程度提高,初生α相含量从约70％降至约30％;次生α相逐步析出并长大,900℃开始,次生α相开始粗化,950℃时,次生α相粗化明显。室温强度则随退火温度的升高先降低后升高再降低,在880℃时抗拉强度和屈服强度同时达到最大峰值,而室温塑性总体上波动较小,与强度呈相反规律变化。与两相区退火相比,β退火后由于组织中存在粗大魏氏体以及晶界α相而使强度和塑性同时急剧下降。在整个退火温度范围（750～1010℃）内,屈服强度对于退火温度的变化更敏感,其波动幅度比抗拉强度更大。     

TA15钛合金大锻件热处理强化及机制

研究了TA15钛合金大型锻件退火温度和保温时间对室温和500℃高温拉伸性能的影响,结果表明:随着退火温度的升高,拉伸强度增大,在800～890℃温度范围内,室温强度升幅达90MPa,500℃高温强度升幅达66MPa;随保温时间延长,室温和500℃高温拉伸强度呈峰值变化,保温3h时最高。研究表明,退火温度提高,基体β转变组织分解析出第二相起到强化作用,提高了大锻件的强度。     

固溶温度对TA19钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶温度对TA19钛合金棒材显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:随着固溶温度的升高,等轴α相含量下降较快,大致呈先快后慢的双线性下降变化趋势,而等轴α相尺寸变化较小,大致呈线性下降;β相在固溶过程中发生再结晶,且再结晶晶粒随固溶温度升高而长大。TA19钛合金棒材的抗拉强度和屈服强度随固溶温度的升高而降低,延伸率和断面收缩率基本保持在同一水平上,其强度的变化主要受滑移长度的影响,合金元素分配作用所引起的基体弱化对强度也有一定的作用。