隨著航空工業的迅速發展,為了滿足新型飛機設計的要求,世界各國都在競相發展600℃以上長期使用的鈦合金。目前,高溫鈦合金的開發主要集中在Ti-A1-Zr-Sn-Mo-Si體系中,各國已相繼開發了幾種性能優良的在600℃使用的高溫鈦合金,該系列合金目前被證明為是最成功的高溫鈦合金系。Ti600合金是西北有色金屬研究院研制的一種近α型高溫鈦合金,主要是針對航空發動機應用需求設計的,其成分在上述合金系的基礎上添加了稀土元素Y,符合高溫鈦合金設計標準,因此有望成為一種航空用材料。對于制造形狀像壓氣機盤和葉片的特殊部件,認為需要優化熱機械加工條件以控制顯微組織—力學性能特性。因此,弄清楚顯微組織與熱機械加工參數之間的關系對于生產Ti600鈦合金至關重要。
試驗用料為Ti600鈦合金,名義成分為(wt.%)Ti-6Al-2.8Sn-4Zr-0.5Mo-0.4Si-0.1Y,其β轉變溫度約為1010℃。交貨狀態的Ti600合金棒材經過β相區鍛造,初始顯微組織包括30~40μm長×2μm寬的α薄片,以及在細的轉變基體中約占10%的塊狀α相。在一計算機控制的Gleeble-1500熱模擬機上進行等溫壓縮試驗,變形溫度范圍800~1100℃,應變速率為0.001、0.01、0.1、1、10s-1,試樣的高度壓縮量為70%。熱壓縮后,試樣立即水淬以保護熱變形組織。試驗結果表明:
變形溫度對顯微組織的影響很大。在低于β轉變溫度(800~950℃)下加工,隨著溫度上升,在變形試樣中明顯發現了動態球化。在高于β轉變溫度(1000~1100℃)下加工,在垂直于鍛造方向的平面內β晶粒發生了伸長。在轉變β晶粒內發現一些不連續的針狀馬氏體α薄片。
應變速率完全影響著Ti600合金的變形。隨著應變速率(0.1~10s-1)的增大,伸長的α薄片扭折得越厲害,片狀組織的斷裂明顯出現在α+β加工條件下。
Ti600合金在1000~1100℃熱壓的軟化機理主要是動態回復,形成亞晶和位錯壁是β單相中觀察到的典型的顯微組織特征。
在α+β相區(800~950℃)加工,隨著溫度上升和應變速率下降,流變應力均降低。軟化機理主要為β晶粒內α片的動態球化。









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