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BT16钛合金强塑性变形时半微结晶态的形成

来源: 更新日期:2019-02-11 12:54:03

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  使用钛合金时必需保证其结构强度和安全性。当代钛合金应用的发展趋势是在降低结构部件和零部件的金属损耗量的同时,要提高成套设备的功率,同时要满足一定的机械性能要求。因为通过传统的工艺虽能提高结构件的强度,但同时却失去了塑性,因此现在普遍采用各种强塑性变形,可以形成纤维组织或半微结晶态,同时还可以提高强度。研究可知,半微结晶态的BT1-0纯钛经晶粒细化和热稳定作用,强度扩大了三倍(σ0.2=1010MPa,σB=1110MPa,Hμ=3200MPa),此时塑性为6%。
 
  研究材料是从(α+β)型BT16钛合金Φ25mm的棒材上切割下的长50mm的热挤压坯料。坯料的组织极不均匀,轴部位为粗大晶粒的层状(α+β)组织;表面附近也有层状组织,但更多的是分散组织。表层的显微硬度为2680MPa,轴上为2470MPa。由这种坯料制成的制品和半成品可以热轧,能保证较小的孔隙度和细晶粒组织。由于在最后的机械加工时要去除氧化皮和气体饱和层,这种加工方法会引起金属较大的损耗。
 
  现阶段原始坯料的强塑性变形是三向依次锻压(镦锻),同多阶梯的abc挤压相类似。坯料在600℃锻压到20mm,然后坯料旋转90度,在550℃锻压到20mm,最后再将坯料旋转90度,在500℃锻压。经过这些工序后可以得到长度为60mm、截面为20×20mm的棒材。可以看出,坯料体积减小了2.2%,这是由于降低了孔隙度和去除了轴上的疏松,而使金属紧缩。
 
  研究结果证明,强塑形变形可以形成BT16钛合金坯料的半微结晶态组织。强塑形变形就是通过轴变形进行的三向锻压变形,随后在550-600℃时进行总变形量不超过80%的多道次轧制。经过这些变形后,形成具有尺寸为25nm的α相的半微结晶态组织,它能保证合金的显微硬度提高40%。
 
  同时形成的半微态组织含有内应力,它能大幅度地降低材料的塑性,甚至导致坯料出现龟裂。为了消除这些缺陷,在轧制时需要确定压缩率,并进行最终的再结晶前退火。