1.2試驗方法
鍛造加熱溫度、變形量及變形速度對顯微組織影響較大。對鈦合金鍛造加熱溫度來講，β轉(zhuǎn)變溫度是一個重要的臨界溫度，低于這個溫度即在α+β相區(qū)鍛造變形后，經(jīng)雙重退火處理，獲得等軸α+β轉(zhuǎn)變組織(圖1(a))。高于β轉(zhuǎn)變溫度即在β區(qū)1050℃鍛造變形后，經(jīng)雙重退火處理，獲得網(wǎng)籃狀組織(圖1(b))。
因為不同鍛造溫度對晶粒度的影響是不同的，隨鍛造溫度的升高，晶粒有所長大。鈦合金的組織特征是在變形過程中形成的，并且在隨后的熱處理中是不能改變的，在β區(qū)加熱變形，由于β相的晶粒長大，組織變化是不可逆的，這種組織只有重新在α+β相區(qū)變形才能改變。在β轉(zhuǎn)變溫度以下的溫度變形實際上不引起宏觀晶粒長大，但顯微組織得到了細化。因此要細化宏觀組織必須在β區(qū)變形，而為了細化顯微組織，終鍛溫度應(yīng)在兩相區(qū)。
根據(jù)以上分析，在31.5MN壓力機上執(zhí)行如下工藝：①在1150℃鑄錠鐓拔，鍛后空冷、修磨；②在β轉(zhuǎn)變溫度以上40～90℃鐓拔兩火次，鍛后空冷、修磨；③在β轉(zhuǎn)變溫度以上10～30℃，鐓拔兩火次，鍛后空冷、修磨；④在β轉(zhuǎn)變溫度以下10～30℃，兩火次鍛造至成品棒材，鍛后空冷。
根據(jù)標準要求制取拉伸試樣和組織試樣。試樣的熱處理制度為：970℃×60min，空冷+590℃×480min，空冷。按標準檢測產(chǎn)品的組織和力學(xué)性能。
2、結(jié)果和分析
2.1棒材的低倍和顯微組織
圖2為φ200mmTA19鈦合金棒材成品低倍照片。肉眼觀察低倍組織均勻，為模糊晶，無肉眼可見的粗大、清晰晶粒。根據(jù)GJB2220-1994圖1的評級規(guī)定，兩規(guī)格成品棒材低倍組織評級為B2～B3級。
圖3為φ200、φ250mmTA19合金成品棒材試樣經(jīng)熱處理后的高倍照片。根據(jù)GJB 2220-1994的評級規(guī)定，兩規(guī)格成品棒材高倍組織評級為B5～B6級。
從圖中可以看出，顯微組織為初生α相和條狀β轉(zhuǎn)變組織構(gòu)成的雙態(tài)組織(等軸與條狀的混合組織)，即α初+β轉(zhuǎn)。超聲波探傷符合國家標準GB5193-85中A級標準要求。
從圖3可以看出，兩規(guī)格棒材的整體組織均勻性較好，等軸α相呈橢球狀和短條狀，大小均勻分布于β轉(zhuǎn)變基體上。這表明在β單相區(qū)開坯，再經(jīng)β相區(qū)和近β相區(qū)多火次反復(fù)鐓拔的鍛造過程能較好地起到細化晶粒、改善材料內(nèi)部組織均勻性的目的。并在α+β相區(qū)采用較高溫度(低于β相變點30℃)鍛造成形，獲得了初生α比例(20%～25%)較
佳的雙態(tài)組織。
2.2棒材的力學(xué)性能
棒材的力學(xué)性能如表2、3所示。從表2可以看出，TA19鈦合金兩規(guī)格棒材室溫和高溫抗拉強度平均值分別為1047、705MPa左右，屈服強度分別為946.5、568.75MPa左右，均高出標準約15%，蠕變性能均符合標準要求。從表3可以看出，TA19鈦合金兩規(guī)格棒材在525℃/480MPa下持久性能符合標準要求。因此表明，該合金大規(guī)格棒材所采用的鍛造工藝是合理的。
3、結(jié)論
(1)TA19鈦合金鑄錠經(jīng)β相區(qū)和近β相區(qū)多火次反復(fù)鐓拔，并采用較高溫度的α+β鍛造方法成形，獲得綜合性能良好、組織均勻的大規(guī)格棒材。
(2)TA19鈦合金是近α型耐熱鈦合金，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。
(3)大規(guī)格TA19鈦合金棒材經(jīng)970℃×60min，空冷+590℃×480min，空冷的熱處理工藝，可以獲得良好的綜合力學(xué)性能。
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