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TC11钛合金大规格棒材异常组织分析
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TC11钛合金大规格棒材异常组织分析

发布时间 :2018-09-09 10:24:33 浏览次数 :

TC11钛合金是一种Ti-Al-Mo-Zr-Si系马氏体型α+β两相钛合金,它不仅具有较高的室温、高温拉伸和蠕变强度,还具有良好的工艺性能,可进行热加工、焊接和各种形式的机加工等,TC11钛合金生产的产品有棒材、环材、锻件和模锻件等。主要用于制造工作温度在500℃以下的航空发动机压气机盘、叶片和鼓筒等零件,也可用于制作飞机结构件,是目前航空工业上应用最广泛的钛合金之一。

TC11钛棒

随着航空、航天用材对钛合金组织要求的不断提高,有效控制钛合金组织形貌成为产品质量水平的一个重要标志。由于TC11合金化程度高,含有易偏析元素Mo,合金组织在热加工过程中对工艺参数比较敏感,而产品的内部组织状态决定其最终的使用性能。因此科研人员主要对TC11合金大规格棒材出现的异常组织进行分析,研究其形成原因,对有效控制TC11合金棒材组织形貌,提高棒材产品质量提供理论依据。

钛棒

试验采用经3次真空自耗熔炼的TC11合金Φ610mm铸锭,铸锭化学成分(质量分数,%)为Al5.8~7.0、Mo2.8~3.8、Zr0.8~2.0、Si0.2~0.35、Fe≤0.25、C≤0.08、N≤0.05、H≤0.012、O≤0.15,其余为Ti。用金相法测定合金的相变点为(1010±10)℃。铸锭经3150t快锻机和1800t精锻机联合生产至Φ185mm棒材后进行宏观组织观察,之后在宏观组织试片上取金相试样,试样经950℃×1h空冷+530℃×6h空冷热处理后,进行组织观察、硬度测试以及微区组织及化学成分分析。试验结果表明:

TC11钛合金

(1)TC11合金大规格棒材的异常组织中无初生α相,由片状α和β相组成,呈编织状排列,即所谓的β斑。

(2)经检测棒材异常组织显微硬度为371.02HV0.1,明显高于基体组织的硬度346.63HV0.1,这与β斑的硬度性质完全一致。并且该区域的Mo元素含量高,Al元素含量低。

(3)由于Mo元素是β稳定元素,而Al元素是α稳定元素,Mo元素含量增加和Al元素含量降低都会使合金的相变点显著降低。造成棒材出现这种异常组织的根本原因是合金在冶炼过程中的微区成分不均匀。由于铸锭中存在着这种微区成分偏析,棒材在精锻过程中频率高、速度快产生变形热,导致棒材的局部区域温度升高,使Mo元素高、Al元素低的偏析区域相对于基体提前进入β相区,在该区域形成不含初生α相的组织,即β斑。

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