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TC6鈦合金板的冷軋加工性能


  TC6鈦合金板是一種綜合性能良好的馬氏體型Ti-Al-Mo-Cr-Fe-Si系的α+β兩相熱強鈦合金,其名義成分為Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si,α/β轉(zhuǎn)變溫度在960~1000℃之間。該合金除具有普通鈦合金比強度高、抗腐蝕性好等優(yōu)點外,還具有良好的室溫和高溫綜合力學(xué)性能,使用溫度可高達450℃,常被用于制造航空發(fā)動機葉片、渦輪盤等重要部件,也可以用于制造飛機的隔框、接頭等零件。國內(nèi)對TC6鈦合金鍛件、鑄件、管棒材等的加工工藝和性能優(yōu)化已做了大量的工作,而對于TC6合金板材的研究較少,科研人員通過對TC6板材冷軋加工過程的控制,確定了TC6板材冷軋加工的基本工藝參數(shù),研究了TC6板材的冷軋加工性能。
  實驗用TC6鈦合金鑄錠是經(jīng)真空自耗電弧爐三次熔煉得到,其β轉(zhuǎn)變溫度為975~985℃,具體化學(xué)成分為(wt.%):Al6.2,Mo2.5,Cr1.4,F(xiàn)e0.41,Si0.29,O0.10,Zr<0.01,C<0.01,N<0.01,Ti余量。實驗用TC6鑄錠在β相區(qū)開坯,α+β兩相區(qū)鍛成板坯。板坯在β轉(zhuǎn)變溫度以上熱軋開坯,在α+β兩相區(qū)軋制到3.5mm,經(jīng)中間退火和酸洗后,進行冷軋加工硬化實驗。加工率每增加5%時,從板材頭部切200mm長實驗料一塊,余下板材繼續(xù)軋制,如此反復(fù)軋制、取樣,直至板材出現(xiàn)邊裂或表面裂紋為止。然后將切下的不同加工變形量的200mm實驗材料進行測試,分別測試實驗板的厚度、寬展、邊裂、組織和力學(xué)性能。
  上述實驗顯微組織在Axiovert 200 MAT光學(xué)顯微鏡上觀察,力學(xué)性能在Instron5885拉伸試驗機上進行測試。試驗結(jié)果如下:
 ?。?)從冷軋加工硬化曲線中可以發(fā)現(xiàn),抗拉強度和屈服強度隨著加工率增加而增加,而延伸率逐漸下降,這主要是由于隨著冷軋加工率的增加,位錯密度增加,加工硬化加劇。當(dāng)加工率達到27%左右時,抗拉強度和屈服強度曲線趨于水平,說明進入難變形階段。
 ?。?)TC6鈦合金板最大冷軋加工率可達到30.3%,此時材料的延伸率降至5.8%,觀察板材表面開始出現(xiàn)褶皺和浮凸,邊部出現(xiàn)裂紋。冷軋加工率達到30.3%時寬展量為20mm。
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