鈦合金鍛造工藝介紹
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鈦合金的鍛造工藝廣泛應(yīng)用于航空、航天制造業(yè),等溫鍛造工藝已用于生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的零件和飛機(jī)結(jié)構(gòu)件上;也越來(lái)越受到汽車、電力和艦船等工業(yè)部門的歡迎。
鈦合金的主要特點(diǎn)是比重小,強(qiáng)度高,同時(shí)具有良好的耐熱、耐腐蝕性能,成為現(xiàn)代飛機(jī)受力構(gòu)件的主選材料,大大減輕了飛機(jī)重量,其中TC4(Ti-6AL-4V)和TB6鈦合金鍛件在航空制造中應(yīng)用較多。
鈦合金及鍛造工藝的分類
根據(jù)室溫顯微組織,鈦合金可分為三種類型:α型合金、α+β型合金和β型合金,其中α和α+β型合金的熱塑性與變形速度關(guān)系不大,而β型合金有良好的可鍛性但溫度過(guò)低可能引起α相沉淀。
鈦合金的鍛造工藝按鍛造溫度與β轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系,分為常規(guī)鍛造與高溫鍛造。
鈦合金的常規(guī)鍛造
常用變形鈦合金通常都是在β轉(zhuǎn)變溫度以下鍛造的,稱為常規(guī)鍛造。根據(jù)坯料在(α+β)相區(qū)加熱溫度的高低,可細(xì)分為上兩相區(qū)鍛造與下兩相區(qū)鍛造。
下兩相區(qū)鍛造
下兩相區(qū)鍛造一般是在β轉(zhuǎn)變溫度以下40～50℃加熱鍛造,此時(shí)初生α相和β相同時(shí)參與變形。變形溫度愈低,參與變形的α相數(shù)量愈多。與β區(qū)變形相比,在下兩相區(qū)域β相的再結(jié)晶過(guò)程急劇加快,再結(jié)晶形成的新的β晶粒不僅沿變形的原始β晶界上析出,而且在β晶界內(nèi)和α片層間的β中間層內(nèi)出現(xiàn)。經(jīng)這種工藝生產(chǎn)的鍛件強(qiáng)度很高,塑性較好,但其斷裂韌性與蠕變性能還有很大潛力。
上兩相區(qū)鍛造
它是在β/(α+β)相變點(diǎn)以下10-15℃的溫度下始鍛。其變形后的最終組織含有較多的β轉(zhuǎn)變組織,可提高組織的蠕變性能和斷裂韌性;使鈦合金塑性、強(qiáng)度、韌性兼得。
鈦合金的高溫鍛造
也稱為“β鍛”,分為兩種:第一種是坯料在β區(qū)加熱,在β區(qū)開始并完成鍛造的工藝方法;第二種是坯料在β區(qū)加熱,在β區(qū)開始鍛造,并控制很大變形量在兩相區(qū)完成鍛造的工藝方法,簡(jiǎn)稱為“亞β鍛”。與兩相區(qū)鍛造相比,β鍛造能得到較高的蠕變強(qiáng)度和斷裂韌性,還有利于鈦合金周疲勞性能的提高。
鈦合金的等溫模鍛
該種工藝?yán)昧瞬牧系某苄约叭渥儥C(jī)理來(lái)生產(chǎn)較復(fù)雜鍛件,要求模具預(yù)熱并保持在760～980℃的范圍內(nèi);液壓機(jī)以預(yù)定的值施加壓力,壓力機(jī)的工作速度由毛坯的變形抗力自動(dòng)調(diào)節(jié)。由于模具改為加熱的,不需要采用那么快的活動(dòng)橫梁去避免急冷。飛機(jī)上用的許多鍛件都具有薄壁和肋高的特征,故在航空制造中該種工藝得到了應(yīng)用,如國(guó)產(chǎn)某型機(jī)的TB6鈦合金等溫精模鍛件工藝。
