热挤压工艺对TA15合金管组织结构和力学性能的影响
材料与方法
1.1 实验材料
实验中所采用TA15合金是一级海绵Ti、工业纯Al丝和锆屑以及铝钼和铝钒中间合金为原料等,采用三次真空自耗电弧炉进行熔炼,铸锭规格为Φ700mm×L,表1为该合金的化学成分。合金的β相变点通过金相法测得为±985℃。
1.2 实验方法
铸坯在3150t油压机上,经过6火次锻造,成品规格为Φ220×650mm。在3150t水压机上挤压,分别采用挤压温度为950℃和1050℃,保温时间为60min,进行挤压。挤压成品管坯规格为Φ170mm×30mm×L,用电阻炉进行750℃/2h ,AC退火处理,利用电火花线切割机从合金管坯上切取金相及拉伸试样。显微组织分析采用HF:HNO3:H2O为1:3:10(体积比)腐蚀,在OLYM PU SPM G3金相显微镜进行观察。室温拉伸试样按GB/T 228.1-2010进行,高温拉伸试样按GB/T 4338-2006进行。拉伸实验温度分别采用25℃、100℃、200℃、300℃、400℃和500℃,拉伸试验在TC-12-031拉伸机上进行。
2 结果与分析
2.1 不同热挤压温度的显微组织分析
图1所示为不同热挤压温度条件下TA15合金Φ170mm×30mm×L管材的显微组织。加热温度950℃处于(α+β)两相区上部,保温时间为60min,挤压后获得的组织为等轴的α+β两相组织,可以认为是双态组织(图1(a)),平均直径为14.5μm,β转变组织中α板条呈交织或集束状分布,板条厚度约为3~5μm。加热温度为1050℃,属于β相加工区,保温时间为60min,挤压后获得的组织为β加工组织,为片层组织形貌(图1(b)),初始β晶粒的大小约为445μm,晶界α相宽约为1.5μm,分布在β晶粒上的α片层厚度为2.5μm,局部α相呈现宽约为60μm集束形貌,且在同一位向并列排列。
2.2 不同热挤压温度的高温性能分析
图1所示为不同热挤压温度条件下TA15合金Φ170mm×30mm×L管材的高温力学性能。从图2(a)中可以看出950℃温度挤压获得TA15合金管材的室温力学性能抗拉强度为980MPa,屈服强度为873MPa,延伸率为12.5%。对比图2(a)和图2(b),采用950℃温度挤压得到双态组织,其室温和高温力学性能较1050℃温度挤压获得片层状组织的力学低。从图2中可以看出,随着实验温度的升高,两种组织状态的抗拉强度和屈服强度都呈明显的下降趋势。对比发现,双态组织的TA15合金挤压管材高温拉伸曲线较陡,而片层状组织较平缓,表明在β相区挤压,其高温力学性能较高。
3 结论
(1)不同挤压温度获得TA15合金管材组织,对其高温力学性能影响明显。
(2)采用β相区挤压的TA15合金管材片层状组织的高温力学性能较两相区双态组织的高。
参考文献:
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[4]张晶宇,杨延清,陈彦,等.退火对TA15钛合金组织与性能的影响[J].金属热处理,2003,28(3):46-48.
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