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β21s鈦合金效能機器板材加工工藝
2022-07-12

研究發現◕✘·▩₪,β21s鈦合金不僅抗氧化效能優異◕✘·▩₪,而且該合金的抗腐蝕效能高出普通鈦合金1~2個數量級↟◕·。該合金由於在固溶狀態下具有良好的室溫塑性◕✘·▩₪,因而具有良好的冷熱加工效能◕✘·▩₪,可以進行航空航天鈑金產品的鈦合金加工↟◕·。合金主要β穩定元素為高熔點的鉬和鈮◕✘·▩₪,使合金具有良好的抗氧化效能◕✘·▩₪,可製造長時間用於500℃高溫環境下服役的零部件↟◕·。目前◕✘·▩₪,美國已經使用β21s鈦合金板材製造波音777飛機發動機吊艙部件以及太空梭用鈦基複合材料高溫部件等◕✘·▩₪,但是針對其板材成形的固溶處理制度以及零件使用狀態的時效制度尚未見報道↟◕·。

鑑於此◕✘·▩₪,科研人員研究了不同固溶溫度對β21s鈦合金板材顯微組織和室溫力學效能的影響規律◕✘·▩₪,同時選定不同時效溫度◕✘·▩₪,研究了時效溫度對β21s鈦合金板材室溫及高溫力學效能的影響↟◕·。

將精選一級海綿鈦▩•▩✘•、鋁豆▩•▩✘•、鋁鈮中間合金▩•▩✘•、鈦鉬中間合金等原材料均勻混合後壓制並焊接成自耗電極◕✘·▩₪,在1000kg真空自耗電弧爐上經過3次熔鍊生產出β21s鈦合金成品鑄錠◕✘·▩₪,鑄錠化學成分符合美國ASTMB265標準要求↟◕·。鑄錠選擇在β相區加熱開坯◕✘·▩₪,然後在(α+β)相區加熱鍛造成60mm×400mm×600mm規格板坯◕✘·▩₪,再在(α+β)相區加熱將其熱軋為6mm厚度的板坯◕✘·▩₪,然後冷軋為2mm厚度的板材◕✘·▩₪,酸洗清理表面後進行試驗↟◕·。研究選定了4種固溶溫度(800▩•▩✘•、815▩•▩✘•、830▩•▩✘•、845℃×10min◕✘·▩₪,空冷)和3種時效溫度(550▩•▩✘•、600▩•▩✘•、680℃×8h◕✘·▩₪,空冷)進行試驗◕✘·▩₪,以研究固溶溫度和時效溫度對β21s鈦合金板材顯微組織與力學效能的影響↟◕·。試驗結果如下▩•↟:

(1)β21s鈦合金板材高溫固溶時◕✘·▩₪,隨固溶溫度升高◕✘·▩₪,合金固溶態強度降低▩•▩✘•、塑性提高↟◕·。

(2)β21s鈦合金板材固溶+時效態力學效能與其時效溫度的選擇有很大關係↟◕·。隨著時效溫度的升高◕✘·▩₪,合金時效態強度降低▩•▩✘•、塑性提高↟◕·。

(3)β21s鈦合金板材在845℃固溶後◕✘·▩₪,可獲得理想的室溫加工塑性◕✘·▩₪,經600℃時效後◕✘·▩₪,其室溫抗拉強度可達1200MPa以上▩•▩✘•、伸長率保持在10%以上◕✘·▩₪,同時其500℃高溫抗拉強度可達700MPa以上↟◕·。

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