制备工艺对TA7钛合金板材外观、力学性能和组织的影响

TA7钛合金可被用于制造飞机蒙皮、喷气发动机焊接轮环等中等强度的焊接结构件,但由于存在成形塑性差、易开裂、成品率低等问题,TA7钛合金板材的加工难度较大。为此,针对TA7钛合金板材的生产工艺进行了探索性实验,对比了3种不同制备工艺对TA7钛合金板材开裂情况、显微组织及力学性能的影响。结果表明:开坯轧制在低温区域进行,一火轧制后板材表面开裂明显,成品板材晶粒细小,但组织均匀性不高;开坯轧制在相变点附近的高温区域进行,一火轧制后板材开裂程度明显改善,成品板材晶粒有所长大,但组织均匀性依旧较差;开坯轧制在低温区域进行,且后期采用换向轧制得到的板材表现出最优的综合性能。此外,3种工艺制备的TA7钛合金成品板材的室温力学性能相差不大。     

Ti-22Al-24.5Nb-0.5Mo合金板材制备及热处理工艺研究

采用真空自耗电弧炉进行3次熔炼得到Ti-22Al-24.5Nb-0.5Mo合金铸锭，铸锭经五火锻造、三火热轧、板材压校、表面处理等工序，得到规格为δ1.2 mm×600 mm×1000 mm的宽幅薄板。其中，五火锻造及第一火轧制均在单相区进行，第二火轧制为换向轧制并在两相区进行，成品轧制采用保温轧制的方式。结果表明：保温轧制温度为1050℃时板形最优，且经单时效或固溶+时效处理后均为脆性断裂。相比于固溶+时效的热处理方式，经单时效处理析出的等轴α₂相与次生针状O相较多，α₂相尺寸较大，O相片层细小，可以提高合金的强度。经固溶+时效处理可以提高合金的延伸率，但强度略低于单时效。     

熔炼方式对TC17钛合金铸锭化学成分及棒材组织均匀性的影响研究

对比分析一次电子束冷床炉熔炼(EBCHM)加一次真空自耗电弧炉熔炼(VAR)和三次真空自耗电弧炉熔炼生产的φ820 mm TC17钛合金铸锭的化学成分均匀性,以及由这两种铸锭经相同工艺锻造得到的棒材的组织均匀性。结果表明,通过原材料控制和工艺参数设计,两种熔炼方式均可生产出化学成分均匀、杂质含量可控的大规格TC17钛合金铸锭,且EBCHM+VAR工艺在残钛回收方面具有优势;两种工艺得到的铸锭,经相同的锻造工艺可获得组织均匀的棒材,为航空转动件提供材料支撑。     

Ti-6Al-4V大规格棒材工艺研究

本研究对Ti-6Al-4V大规格棒材锻造工艺进行了两种工艺对比性研究,以成品锻造在相变点以下10℃~50℃加热,经2~3火次,变形量50%~70%,采用D×D操作法的工艺一将坯料锻成品;以成品锻造在相变点以下10℃~50℃加热,经2~3火次,变形量50%~70%,采用Y×Y操作法的工艺二将坯料锻成品,两种工艺生产的TC4钛合金Ф210mm棒材,各项指标均稳定的达到了目标要求;得出了工艺二较工艺一更为合理,更适合TC4钛合金较大规格棒材的锻造。β处理可使β组织得到充分的细化。为棒材成品锻造创造了良好的条件,提出了优选的参数。     

基于MeltFlow-VAR的TC2钛合金铸锭熔炼工艺研究

TC2钛合金真空自耗熔炼(VAR)过程中,由于Mn元素的偏析,导致铸锭中化学元素分布不均匀,以致于加工材在进行“空烧”低倍检验时,存在明显的亮斑、亮条等组织缺陷,影响产品后期加工性能。本文依托MeItFlow-VAR仿真模拟软件对Φ720mm规格TC2钛合金成品铸锭真空自耗熔炼过程中的熔炼电流、稳弧电流交变时间等熔炼工艺参数进行模拟,通过对模拟结果的分析,制定出相对合理的熔炼工艺参数,并根据制定的熔炼工艺参数,进行Φ720mm规格TC2钛合金成品铸锭真空自耗熔炼试验。结果表明,适当减小熔炼电流以降低熔速、延长稳弧电流交变时间,可使TC2钛合金铸锭中Al、Mn元素分布均匀,有效改善Mn元素偏析现象。通过对后续加工材的追踪验证,本次试验所生产的TC2钛合金铸锭在锻造成加工材进行“空烧”后进行横纵向低倍检验,均未发现亮斑、亮条等组织缺陷。     

TA15钛合金中板组织与力学性能研究

采用一次换向+四火次轧制、二次换向+四火次轧制和一次换向+三火次大变形轧制3种工艺制备了厚度10.0mm的TA15钛合金中板,研究了轧制工艺对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：3种TA15钛合金中板显微组织均为α+β两相区加工组织,但采用二次换向+四火次轧制的样品B显微组织中初生α相尺寸最为细小、等轴化程度最高;3种TA15钛合金板材室温和高温力学性能均符合GJB 2505A—2008标准要求,但采用一次换向+三火次大变形轧制的样品C室温和500℃高温抗拉强度横纵向差异最小,500℃高温持久性能最佳。     

TC1钛合金宽幅薄板轧制工艺研究

对比分析了包覆叠轧和冷轧两种工艺制备TC1钛合金宽幅薄板表面质量、组织形貌和力学性能,并研究了成品退火温度对冷轧板材力学性能和组织的影响。结果表明:这两种工艺生产的TC1钛合金薄板力学性能均可满足GJB 2505A—2008要求,冷轧工艺生产的TC1钛合金成品板材表面质量良好,性能稳定,晶粒更为细小;冷轧板材成品退火温度控制在550~580℃较为适宜。     

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。     

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。     

大规格TC4钛合金厚板研制

采用经三次真空自耗电弧熔炼、多向锻造得到的TC4钛合金板坯为原料,以热模拟试验所获得的热加工图为参考,利用西部钛业有限责任公司2 800 mm四辊热轧机成功制备出了宽度为2 300 mm,厚度达到40~70 mm的大规格TC4钛合金厚板,研究了热轧工艺对其组织和室温力学性能的影响。结果表明,轧制温度、道次变形率和应变速率是制备大规格TC4钛合金厚板的关键工艺因素。所制备的TC4钛合金厚板的显微组织为双态组织,由平均晶粒尺寸为25μm的等轴初生α相、拉长的次生α相及晶间β相组成,其室温抗拉强度为925~960 MPa,屈服强度为870~910 MPa,延伸率为12.0%~14.5%。     

BT25钛合金大规格棒材的研究

BT25钛合金主元素采用多元中间合金的形式加入,经过3次真空自耗电弧炉熔炼,其铸锭成分满足技术条件的要求且成分较为均匀.铸锭采用β相区开坯,再经α β两相区多火次锻造,最后锻成Ф220 mm的棒材.棒材的高、低倍组织以及高温、室温力学性能等各项技术指标均符合标准要求.     

TA10钛合金熔炼工艺的改进及性能分析

TA10钛合金铸锭传统的制备方法是合金元素镍以纯镍片形式添加,经三次VAR熔炼获得铸锭。再经锻造、轧制制成板材后,发现表面有微裂纹存在。经无损探伤检测和能谱微区成分分析,确定为镍富集的冶金缺陷。为此对熔炼工艺进行了改进,Mo、Ni合金元素以Ti-Mo-Ni中间合金碎屑添加,经二次VAR熔炼制备铸锭。再经锻造、轧制制成板材后,宏观和无损探伤检验未发现有微裂纹;化学成分分析和性能检测表明,铸锭侧面Mo、Ni合金元素波动范围≤0.017%,头、尾横截面波动范围≤0.07%,分布均匀,力学性能满足要求。     

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。     

热加工工艺对Ti70板材组织和力学性能的影响

文章对Ti70钛合金进行了不同轧制工艺条件下的轧制试验，并结合后续的退火试验，对不同轧制工艺以及热处理工艺对板材的微观组织、力学性能的影响进行了表征分析。轧制工艺条件主要包括火次加热温度、单道次变形量、成品热处理温度。试验结果表明适当降低成品火次轧制温度，在较低温度下发生了较大变形，畸变能大、形核点多，因而随后退火后再结晶更加充分，组织更细小、均匀，α相等轴化程度更高，能够有效提高板材强度约30 MPa。同时采用700℃热处理时，板材强度和塑性匹配较好。     

低成本钛合金在车辆上的工程应用研究

随着钛合金在航空航天等领域的用量不断提升,昂贵的加工和使用成本已经成为制约其扩大应用的主要障碍,迫切需要发展低成本钛合金材料及其加工技术,因此钛合金低成本化以及钛合金材料成形的低成本化已成为国内外钛工业领域研究的重要方向。本文通过添加100%返回料的方式,成功制备了化学成分合格的Ti-Al-V系低成本钛合金铸锭,并采用短流程轧制技术制备了各种规格的板材,分析了轧制过程中Ti-Al-V系低成本钛合金的组织性能演变过程,研制的各规格板材通过了某车辆炮塔体的考核试验。同时采用短流程锻造加工技术,研制了低成本高性能钛合金平衡肘锻件,其显微组织和力学性能均能满足技术标准要求,通过了某车辆的跑车考核试验。     

不同形式纯镍块状再生料的循环利用

纯镍加工材在生产制造过程中会产生大量的块状再生料。由于镍资源的重要性,对纯镍块状再生料的回收循环利用意义重大。本文针对不同形式的纯镍块状再生料进行分类、处理,制备成不同形式的真空自耗熔炼用电极,并经3次真空自耗熔炼后验证铸锭的化学成分均匀性;纯镍铸锭经多火次锻造、热轧、冷轧到1.0mm厚,经退火、剪切后,验证板材力学性能和显微组织。结果表明,使用各类纯镍块状再生料制备的电极所生产的铸锭,化学成分均匀性良好,波动较小,均符合标准要求;所生产的纯镍板材抗拉强度、屈服强度、延伸率等各项力学性能指标均高于标准要求且为均匀的等轴组织,未发现存在冷轧后的纤维化趋势,板材表面光滑、光亮、平整,不存在裂纹、起皮、压折、夹杂和分层等缺陷。     

TC16钛合金板材冷轧工艺及组织性能研究

进行了TC16钛合金板材多道次冷轧试制,利用光学显微镜、 扫描电镜和X射线衍射等手段研究了变形量对冷轧板材微观组织与力学性能的影响.结果表明:α+β两相TC16钛合金板材冷轧加工是可行的,其极限冷变形量达到79％,冷轧板材表面无裂纹.大幅度冷轧变形后,TC16钛合金组织为分布均匀的纤维状结构,且存在极少量未充分变形的α...     

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。     

轧制变形方式对TC6钛合金棒材组织及性能的影响

TC6合金变形温度范围窄,变形抗力大,轧制变形时易产生过热组织,文章通过改变两套孔型,对比研究了两种不同的轧制变形方式对TC6钛合金组织及性能的影响,并确定了TC6合金合适的轧制方式。结果表明:采用椭圆-圆孔型系统进行成品轧制时,可获得组织均匀且力学性能较优的TC6合金棒材。     

TC19钛合金棒材的研制

用1 t真空自耗电弧炉试制出360 mm的TC19合金铸锭。采用常规β锻造+(α+β)锻造和高-低-高锻造(即β锻+(α+β)锻+β锻)两种锻造工艺,分别制备出相同规格的60 mm TC19钛合金棒材,锻棒微观组织细小均匀,均为在β转变基体上均匀分布的等轴初生α组织。对两种工艺的锻棒进行双重退火和固溶加时效处理,处理后的显微组织和力学性能均符合MIL-T-9047标准的要求。常规锻造工艺和高-低-高锻造工艺均可用来锻造TC19合金棒材,但采用高-低-高锻造工艺得到的棒材的力学性能优于常规锻造工艺。