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Ti53311S高溫鈦合金（化學(xué)成分）航空航天鈦合金熱處理工藝
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2014-04-21
Ti53311S（Ti-5Al-3Sn-3Zr-1Mo-1Nb-0.3Si）是一種近α型高溫鈦合金。合金具有良好的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度、抗蠕變性能以及熱穩(wěn)定性，使用溫度可以達(dá)到550℃，可用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)盤、葉片。目前主要用于衛(wèi)星姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器。
??? Ti53311S（Ti-5Al-3Sn-3Zr-1Mo-1Nb-0.3Si）是一種近α型高溫鈦合金。合金具有良好的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度、抗蠕變性能以及熱穩(wěn)定性，使用溫度可以達(dá)到550℃，可用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)盤、葉片。目前主要用于衛(wèi)星姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器。
????Ti53311S鈦合金的常規(guī)熱處理制度是高溫淬火＋時(shí)效，但在生產(chǎn)執(zhí)行過(guò)程中較為復(fù)雜。這是由于該合金棒材在高溫淬火時(shí)，熱加工產(chǎn)生的表面裂紋很容易向縱深發(fā)展，導(dǎo)致棒材表面裂紋在后續(xù)的機(jī)加工過(guò)程中去除不干凈。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，需在淬火前對(duì)該合金棒材增加一次機(jī)加工，將表面裂紋去除干凈，這使得該合金棒材的生產(chǎn)成本提高。為此，提出了將低溫退火工藝應(yīng)用于Ti53311S鈦合金棒材生產(chǎn)，并探索了低溫退火工藝中的最佳溫度和保溫時(shí)間，以及低溫退火和高溫淬火＋時(shí)效兩種不同的熱處理方式對(duì)兩相區(qū)加工的Ti53311S鈦合金棒材組織與性能的影響，旨在為實(shí)際生產(chǎn)中優(yōu)化Ti53311S鈦合金的熱處理制度提供依據(jù)。
實(shí)驗(yàn)所使用的Ti53311S鈦合金鑄錠經(jīng)三次真空電弧爐熔煉而成，尺寸為Φ440?mm，金相法測(cè)定該合金的（α＋β）/β相轉(zhuǎn)變溫度為1000～1010℃。鑄錠經(jīng)開(kāi)坯鍛造、兩相區(qū)多火次鍛造以及精鍛加工成Φ50mm棒材。在精鍛棒材上取樣后，將試樣分別在550、600、650、700℃保溫60min，然后測(cè)試其室溫力學(xué)性能，從而確定棒材低溫退火的最佳溫度。再分別研究當(dāng)采用低溫退火（650℃×30、60、90、120min/AC）和高溫淬火＋時(shí)效（980℃×30、60、90、120min/WQ＋650℃×6h/AC）兩種熱處理制度時(shí)，保溫時(shí)間對(duì)棒材性能與組織的影響，并對(duì)經(jīng)兩種熱處理工藝處理后的棒材的性能進(jìn)行對(duì)比。在熱處理后的棒材上切取金相試樣和拉伸試樣，分別對(duì)其進(jìn)行顯微組織觀察以及室、高溫力學(xué)性能測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）經(jīng)兩種不同熱處理制度處理后，均能獲得滿足Q/XB?1517－1998標(biāo)準(zhǔn)要求的Ti53311S鈦合金棒材。經(jīng)650℃低溫退火處理后可獲得等軸α＋β組織，經(jīng)高溫淬火＋時(shí)效處理后可獲得等軸初生α＋含針狀α的轉(zhuǎn)變?chǔ)码p態(tài)組織。
（2）在生產(chǎn)中，可根據(jù)實(shí)際情況選取更為適宜的熱處理方式。其中，較為經(jīng)濟(jì)的熱處理方式為650℃×60min/AC；可獲得較好力學(xué)性能的熱處理方式為980℃×（30～90）min/WQ＋650℃×6h/AC。?
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