TC6鈦合金板材冷軋加工性能探討

TC6合金是一種綜合性能良好的馬氏體鈦鋁鉬鉻鐵硅α+β兩相熱強(qiáng)鈦合金。其標(biāo)稱成分為Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si，其α/β轉(zhuǎn)變溫度在960℃-1000℃之間。該合金不僅具有普通鈦合金比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好的優(yōu)點(diǎn)，而且在室溫和高溫下具有良好的綜合力學(xué)性能，使用溫度可高達(dá)450℃。常用于制造航空空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、渦輪盤等重要零件。，也可用于制造飛機(jī)隔板架、接頭等零件。我國在優(yōu)化TC6鈦合金鍛件、鑄件、管材和棒材的加工工藝和性能方面做了大量的工作，而對(duì)TC6合金板材的研究較少。通過控制TC6板材的冷軋工藝，研究人員確定了基本工藝參數(shù)，并對(duì)TC6板材的冷軋性能進(jìn)行了研究。

實(shí)驗(yàn)用TC6鈦合金鑄錠在真空自耗電極電弧爐中熔煉三次獲得。其β轉(zhuǎn)變溫度為975 ~ 985℃，比化學(xué)組成為(wt。%): Al 6.2，Mo2.5，Cr1.4，F(xiàn)e0.41，Si0.29，O0.10，Zr < 0.01，C. TC6錠在β相區(qū)開坯，在α+β相區(qū)鍛成板坯。板坯在β轉(zhuǎn)變溫度以上熱軋，在α+β兩相區(qū)軋制至3.5毫米。中間退火和酸洗后，進(jìn)行冷軋加工硬化試驗(yàn)。當(dāng)加工速度增加5%時(shí)，從板材頭部切下一根200mm長的實(shí)驗(yàn)材料，板材的其余部分繼續(xù)軋制，如此反復(fù)軋制和取樣，直到板材出現(xiàn)邊緣裂紋或表面裂紋。然后，對(duì)切割后的200mm實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了不同加工變形的測(cè)試，分別測(cè)試了實(shí)驗(yàn)板的厚度、展寬、邊緣裂紋、顯微組織和力學(xué)性能。

在Axifonide 200 MAT光學(xué)顯微鏡上觀察微觀結(jié)構(gòu)，在Instron5885拉伸試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試力學(xué)性能。測(cè)試結(jié)果如下:

(1)從冷軋加工硬化曲線可以發(fā)現(xiàn)，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨著加工速率的增加而增加，而延伸率逐漸降低，這主要是由于隨著冷軋加工速率的增加，位錯(cuò)密度和加工硬化的增加。當(dāng)加工率達(dá)到27%左右時(shí)，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度曲線趨于水平，說明很難變形。

(2)TC6鈦合金板材的最大冷軋加工率可達(dá)30.3%，此時(shí)材料延伸率降至5.8%。觀察到板材表面開始出現(xiàn)褶皺和凸起，邊緣出現(xiàn)裂紋。當(dāng)冷軋率達(dá)到30.3%時(shí)，展寬為20毫米。

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