目前,BT25鈦合金已經(jīng)應用在航空發(fā)動機上,這些年來我國也對該牌號鈦合金材料進行了大量的研究。
寶雞銘鈦金屬近年來也對該牌號鈦合金棒材性能、軋制技術及其合金組織和性能開展了一系列研究。
由于工藝決定組織,組織決定性能,因此合金棒材的最終性能與其鍛造、軋制及熱處理工藝密切相關。
在眾多工藝參數(shù)中,軋制溫度對鈦棒最終性能的影響尤為重要。
科研人員研究了950℃和980℃(950℃位于常規(guī)的兩相區(qū)加工溫度區(qū)間,比相變點低50℃;980℃位于兩相區(qū)加工的高溫區(qū),接近近β鍛造溫度)軋制的BT25鈦合金棒材的室溫、500℃及550℃拉伸性能、熱穩(wěn)定性能與持久性能,以及950℃軋制棒材的室溫、400℃、500℃、550℃和600℃拉伸性能。
實驗用的BT25鈦合金鑄錠經(jīng)三次重熔而成,尺寸為Φ280mm,其化學成分為:6.3%Al,2.0%Sn,1.59%Zr,1.98%Mo,0.73%W,0.29%Si,0.04%Fe,0.011%N,0.01%C,0.002%H,0.14%O。金相法測定該合金的相轉變溫度約為1010℃±10℃。
鑄錠在1600t快鍛機上開坯鍛造后, 經(jīng)多火次反復鐓拔獲得Φ70mm棒材;隨后將Φ70mm的棒料在SKK-10精鍛機上精鍛成Φ50mm棒材;最后將Φ50mm的棒料分別在950℃和980℃于ZJ-250軋機上一火次軋制成Φ12mm棒材。
在二種溫度軋制的棒材上分別切取拉伸試樣,并按照960℃×1h/AC+550℃×6h/AC的熱處理制度對其進行熱處理。隨后將部分試樣在550℃熱暴露100h后對其進行室溫拉伸試驗以評價其熱穩(wěn)定性。所有拉伸與持久試樣均采用標距長25mm,直徑5mm的棒狀樣品。室溫拉伸、高溫拉伸以及持久試驗分別在Instron-1185型、Instron-5985型電子拉伸機以及BN2型高溫持久試驗機上完成。室溫沖擊試驗選用尺寸為10mm×10mm×55mm的梅氏U型缺口試樣,在JB-30B沖擊試驗機上進行。在奧林巴斯PMG-3型顯微鏡上觀察合金組織。研究結果表明:二種溫度軋制的BT25鈦合金棒材組織比較均勻,均為初生α相和條狀β轉變組織構成的雙態(tài)組織。變形溫度較低時,組織較細小,合金的綜合性能較高,尤其是熱穩(wěn)定性能相對好一些。
二種溫度軋制的BT25鈦合金棒材經(jīng)960℃×1h/AC+550℃×6h/AC熱處理后,合金的綜合性能較佳,其室溫和高溫拉伸性能、持久性能與熱穩(wěn)定性能均達到了用戶提出的指標要求。
試驗結果總結:
- 950℃、980℃二種溫度軋制棒材的高溫拉伸性能、沖擊韌性基本相當;
- 980℃軋制棒材的室溫拉伸性能優(yōu)于950℃軋制的棒材;
- 950℃軋制的棒材550℃熱暴露100h后塑性降低程度較小,表明其熱穩(wěn)定性能優(yōu)于980℃軋制的棒材;
- 400~550℃下,950℃軋制的棒材的室溫拉伸性能變化幅度不大,且600℃時,仍具有良好的室溫拉伸性能。