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热处理对Ti6242S合金组织和性能的影响

时间:2013-11-05 15:59来源:洛阳科诺工业 作者:admin 点击:

  钛及钛合金具有优异的性能,如比强度高、耐腐蚀、耐高温以及良好的综合工艺性能等,在现代工业及科学技术领域内日益成为引人瞩目的材料。Ti6242钛合金是美国于60年代为了满足改善钛合金高温性能的需要,特别是为了满足喷气式发动机使用要求而研制的。Ti6242S合金是一种近α钛合金。该合金直到540℃还具有较高的强度,超过了TA11合金。其比强度比TA14合金优越,而蠕变性能比TA11还好,与TA14合金相当。该合金主要用于制造航空发动机的压气机盘和飞机蒙皮等,最高使用温度为500℃。

  在钛合金的应用过程中,人们对其性能的要求越来越高,这就要求除了改进熔炼工艺外,还要对其热处理工艺进行优化。研究人员研究了热处理对Ti6242S合金组织与力学性能的影响,分析了随着固溶温度、时效温度及冷却速度的变化,Ti6242S合金显微组织和力学性能的变化关系,为优化Ti6242S合金热处理工艺提供依据。

  原材料采用了3次真空自耗电弧熔炼(VAR),铸锭直径为Φ120mm,对铸锭扒皮、切冒口、去底垫,将原材料在1150℃开坯锻造,在960℃两相区终锻制成Φ47mm棒材,其化学成分(质量分数,%)为:6.13Al、2.14Sn、3.93Zr、2.18Mo、0.06Si、0.007N、0.08O、0.003H,其余为Ti。采用金相法测得材料(α+β)/β的相变点Tβ为(995±5)℃。用线切割切取力学性能测试样,拉伸试样的有效尺寸为Φ12mm×65mm,试验采用的热处理制度:(945℃~985℃)×1h,AC/FC/WQ+575℃×8h,AC。力学性能测试在Instron 1185电子万能试验机上进行,轴向拉伸应变速率控制在1mm/min。显微组织在OLYMPUS PMG3研究型倒置式金相显微镜上观察。试验结果如下:

  (1)Ti6242S合金在α+β两相区固溶处理得到双态组织,随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,强度增加,塑性降低。随着时效温度的升高,析出的次生α相的数量增多,强度先增加后下降低,塑性变化不明显。随着冷却速度的提高,合金强度显著升高,塑性降低。

  (2)由试验得到Ti6242S合金的最佳热处理制度为965℃×1h,AC+595℃×8h,AC,可达到抗拉强度1060MPa,屈服强度960MPa,伸长率14.5%,断面收缩率33.5%。