發(fā)布日期：2017-1-9 9:22:55
Ti6Al4V鈦合金（國內牌號TC4）具有中等的室溫和高溫強度，良好的蠕變抗力和熱穩(wěn)定性，較高的疲勞性能和抗裂紋擴展抗力（海水中），以及良好的斷裂韌性和熱鹽應力腐蝕性能，適用于各種壓力加工方法成形，并采用各種方式進行焊接和機械加工。作為一種多用途材料，Ti6Al4V鈦合金已經在航空航天工業(yè)和民用工業(yè)獲得了廣泛的應用。
隨著國內航空航天產品升級換代，對Ti6Al4V鈦合金大規(guī)格板材的需求日益增加，對其各種力學性能和成形性能也提出了越來越高的要求。高質量、大規(guī)格板坯是成功制備Ti6Al4V鈦合金大規(guī)格板材的關鍵。
科研人員主要研究寬幅板坯不同變形區(qū)的顯微組織差異，旨在提高Ti6Al4V鈦合金細晶板坯的制備成熟度和批產穩(wěn)定性，為后期高品質細晶寬幅板材的軋制奠定組織基礎。
試驗選用工業(yè)化生產的TC4鈦合金大型鑄錠。其采用真空自耗電弧爐3次熔煉，經扒皮后在鑄錠上、中、下3個部位分別取樣并進行化學成分測試，3個樣本實測數(shù)據的平均值為（質量分數(shù)，%）：Al6.42，V4.09，F(xiàn)e0.02，O0.20，Ti余量。由此可以看出，Ti6Al4V鈦合金工業(yè)級大型鑄錠的主成分元素Al、V和雜質元素Fe、O含量均勻性良好，無偏析，滿足高質量、大規(guī)格板材對成分均勻性的要求。
采用多火次鐓拔自由鍛造工藝將鑄錠鍛造成板坯，鍛造設備為45MN快鍛機，鍛造后成品板坯尺寸為150mm×1060mm×1500mm。在距離板坯邊部約100mm處對板坯沿橫截面進行切割，觀察板坯橫向低倍組織，按照GJB2505A-2008標準進行評級。按照要求在板坯不同位置取金相試樣、拉伸試樣。依據GJB1538A-2008的標準進行顯微組織檢測并評級，對切取后的拉伸試樣坯料進行熱處理，熱處理工藝為810℃/1.5h/AC，對熱處理后的試樣依據GB/T228-2008的標準進行室溫拉伸性能測試。試驗結果如下：
（1）板坯橫向低倍組織為模糊晶，說明該鍛件鍛透性好，晶粒充分破碎，組織細化程度高。
（2）板坯橫向顯微組織以等軸狀α組織為主，板坯心部的初生α平均尺寸略大于其他部位。存在組織差異的原因是板坯心部變形量低于其他部位，晶粒破碎程度相對低。板坯縱向顯微組織以長條狀的初生α為主，沿著變形伸長方向的金屬流線明顯，晶粒細小均勻，各取樣部位組織一致性良好。
（3）板坯不同部位的室溫拉伸性能均滿足指標要求，且有較大的富裕，抗拉強度比標準要求高100MPa以上，屈服強度高出標準值87MPa以上，伸長率和斷面收縮率也有一定富余。強度指標實測數(shù)據離散度極小，伸長率指標差異較小，說明該鍛造工藝達到了對板坯成形均勻性的良好控制。