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鍛造溫度對(duì)TC21鈦合金鍛板組織和力學(xué)性能的影響
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：2015-09-16
近幾年，人們追求更多的是具有高的斷裂韌性和低的裂紋擴(kuò)展速率的鈦合金，即損傷容限性鈦合金。美國大量應(yīng)用的是兩種損傷容限型的鈦合金是Ti-6Al-4V ELI和Ti-6-22-22S。我國根據(jù)國家發(fā)展需要，也先后研制出了具有損傷容限性的鈦合金，TC4-DT和TC21。TC21是一種高強(qiáng)、高韌和低的裂紋擴(kuò)展速率型損傷容限鈦合金。它的名義成分為Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Nb-1.5Cr，屬于α+β兩相鈦合金。TC21鈦合金的鍛件的室溫抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到1000MPa以上，斷裂韌性能夠達(dá)到80MN·m—
?近幾年，人們追求更多的是具有高的斷裂韌性和低的裂紋擴(kuò)展速率的鈦合金，即損傷容限性鈦合金。美國大量應(yīng)用的是兩種損傷容限型的鈦合金是Ti-6Al-4V?ELI和Ti-6-22-22S。我國根據(jù)國家發(fā)展需要，也先后研制出了具有損傷容限性的鈦合金，TC4-DT和TC21。
TC21是一種高強(qiáng)、高韌和低的裂紋擴(kuò)展速率型損傷容限鈦合金。它的名義成分為Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Nb-1.5Cr，屬于α+β兩相鈦合金。TC21鈦合金的鍛件的室溫抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到1000MPa以上，斷裂韌性能夠達(dá)到80MN·m—
以上。正因?yàn)樗母邚?qiáng)和高的斷裂韌性等良好性能，通常被用來做為戰(zhàn)斗機(jī)主要承載部分的結(jié)構(gòu)件。
以上。正因?yàn)樗母邚?qiáng)和高的斷裂韌性等良好性能，通常被用來做為戰(zhàn)斗機(jī)主要承載部分的結(jié)構(gòu)件。鈦合金的力學(xué)性能對(duì)于材料的微觀組織和織構(gòu)非常敏感，而材料的微觀組織和織構(gòu)往往取決于熱加工工藝。研究人員根據(jù)TC21鈦合金材料特性和應(yīng)用特點(diǎn)，主要研究了3種鍛造溫度對(duì)TC21鍛板的組織和力學(xué)性能影響。
試驗(yàn)材料選用Φ300mm的TC21鈦合金棒材，長度為400mm。3件棒料在兩相區(qū)2火次、3鐓3拔、1火次直拔后完成制坯，坯料經(jīng)探傷合格后進(jìn)行鍛造。選擇3種不同的鍛造溫度分別為Tβ+15℃、Tβ+30℃、Tβ+45℃，變形量控制在30%左右，完成整個(gè)鍛板鍛造。鍛板厚度為100mm，加熱設(shè)備和熱處理設(shè)備為工業(yè)化生產(chǎn)的Ⅲ類電爐，鍛造設(shè)備為16MN的快鍛機(jī)。
鍛造后的3件鍛板經(jīng)熱處理后刨銑觀察低倍組織，然后取試樣檢測顯微組織、三向室溫拉伸。板材的熱處理制度為910℃/2h，風(fēng)冷+580℃/4h，空冷。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）鍛板在相變點(diǎn)以上變形后，低倍呈現(xiàn)清晰晶，晶粒分布均勻，晶粒尺寸隨著鍛造溫度的升高而增大。
（2）鍛板在相變點(diǎn)以上變形后，它的顯微組織中的多個(gè)平直的束狀α相互相交錯(cuò)形成網(wǎng)籃組織。α相的片層隨著鍛造溫度的升高，片層的厚度和長度增加，長條α相含量增加。
????（3）鍛板在相變點(diǎn)以上變形后，隨著鍛造溫度的升高，短橫向、長橫向和縱向的室溫抗拉強(qiáng)度和室溫屈服強(qiáng)度升高，塑性變化規(guī)律性不強(qiáng)。
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