钛合金锻造工艺的现状与发展

对钛合金的常规锻造、高温锻造以及锻造工艺对其组织、性能的影响作了详尽地论述;同时论述了钛合金锻造工艺存在的问题及发展前景。

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C e c l n n e n & E u p n h mi a E gi e ri g q i me t

化 学工 程 与 装 备

21 00年 第 3期 2l 0 O年 3月

钛 合 金锻 造工 艺 的现 状 与 发展

肖 瑶

( 装西 安局 ,陕西 西 安 7 0 8 ) 海 109

摘 要 :对钛合金的常规锻造 、高温锻造 以及锻造工艺对其组织 、性 能的影响作了详尽地论述 ;同时

论 述 了钛 合 金 锻 造 工 艺存 在 的 问题 及 发 展 前 景 。

关键 词:钛合金;常规锻造 :高温锻造

引 言

现 ,它与 p相 区变 形 时的区别是 :在(+ ) 形过 a p区变

程中 同时发 生 1品粒 和 a片形状 的变化 ,D经 理被 3

钛合 金 是一 种重 要 的金属结 构材料 。与其 它金 属 材 料相 比,它具 有三 个显 著地优 点:强度 高 、中

温 性 能好 、耐 腐蚀 。将钛 合金应 用 于飞机结 构可大

压 扁 ,沿 金属 流动 方 向拉长 、破碎 。晶界附近 与晶

大减 轻 飞机 重量 根据 室温 显微组 织 ,钛合 金可分 为 三 种类 型 :a型 合金 、时 p型合金 和 p型合 金 。

在 钛 合金 的加 工 中 ,为 了能够生产 出性 能和组织 都 符 合 设计 要 求 的产 品,需要 考虑到变 形工艺 、组 织 特 点 和力 学性 能这 些 重要 的因素 。由于各因素之 间 存 在 一定 的关 系 ,工艺研 究就 显得十 分重要 。由于

内 O 间 的差 别 逐渐 消 失 。 当变 形 程度 超过 t相 60- 0 0 o7%后 ,己没有任 何可见 的片状 组织 痕迹 。在 /- - 定温度 和变 形 程度 下发生在 结晶 ,再结晶过程一 般 不能进 行彻 底 , 再结 品后 的 Q品粒 , 呈扁球 形状 ,

没有 再 发生结 晶 的 Q品粒形状 为盘状 、杆状 、纤维

状。

经这 种工 艺生 产的锻件强 度很 高,塑性较好 。

但其 断裂 韧性 与蠕 变形 能还有 很大潜 力 。 1 . 上两 相 区锻造 .2 1 为 了降低变 形抗 力,上 两相区变形 一度 被人们 所重 视 ,他 是在 [(+3 3 a 1相变 点以下 i~ 5 / ) 0 1 ℃的温度

钛 合 金冷 加 工非常 困难 ,锻 造 是生产钛 合金零件 的

重 要途 径 ,因而 钛合 金锻造 工艺发 展状况 反映 了钛

合 金 的应 用水 平 。

1 钛 合金锻 造 工 艺的研 究发 展状况 Q 和 旺 8 钛 合金 的热 塑性 与变 形速 度关 系 不 + 大 。8 钛合 金也 有 良好的 可锻性 ,但温度过 低可 能

引起 相 沉淀 。钛 合金 的锻造 工艺按锻 造温度 与 D

下始 锻 。就 其变形 过 程微观 组织变化 而言 ,余下两 相区 锻造 没有

去别 ,但其变形后 的最终组织 却含有

较 多的 1转 变组 织 。在常规 加热条件下 ,两相钛 合 3 金的 强度 和 热度主 要来 源于同溶强化 、沉淀 强化和 组织 细化 ,是合金元 素在钛 的两 个同素异 品体中固 溶强化 、 相沉 淀强 化和组织细化 的复合作用 。但 是 ,钛合 金的抗蠕 变性 能还 和等釉 A 与魏 氏 A 组 织 的相对 含量有 关 。在相 同的热 处理条件 下,魏 氏 a组织 比等 釉 a组织有较好 的抗蠕变 能力 。而 因增

转 温度 的 关系 ,分 为常规 锻造 与高温锻 造 。

11钛 合金 的常规 锻造 .

常 用变 形 钛合 金通 常都是在 D 变温度 以下锻 转 造 的 ,这种 方法 称 为锻造 或常规锻 造 。根据 坯料 在

(+ ) 旺 D相区加热温度的高低, 还可以更细致地分为上

两 区锻 造 与下两 区 锻造锻 造 。

111下两 区锻造 ..

加合 金组织 中的 1转变组织 的相对含量 ,必然 导致 3 蠕变 性能 的断裂韧 性 的提 高。研 究表明 ,利用上 两 相区锻 造工 艺可使 钛合金塑性 、强度 、韧性 兼得 。

1 钛合 金的 高温锻造 。 2

下两 区锻 造 ,一般 在 B转变温 度 以下 4- 0 0 5 ℃ 加 热锻 造 。采 用 这种锻 造工 艺时 ,初生 a相和 D相 同时 参与 变形 。变形温 度 愈低 ,残余变形 的 a相数 量 愈 多 。与 p区变形 相 比,在 下两相 区域 p相 的再 结 品过 程 急剧加 快 ,再 结晶形成 的新 的 B品粒 不仅

钛 合金 的高温 锻造也称 “ D锻 ” ,分为两种 。第

种 是坯 料在 p区加 热 ,在 p区开始并完 成锻造的

沿变形的原始 p 品界内和 俚片层间的 p 中间层 内出

:艺方 法 :第二 种是坯 料在 p区加热 ,在 p区开始‘ I

钛合金锻造工艺的现状与发展

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