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鈦合金板材的沖壓成形工藝

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設(shè)備,鈦合金,鈦材 發(fā)布時間:2015-11-4 16:22:45
TC4鈦合金板材的原始組織由93.86%的等軸α相和6.14%的β相組成,平均晶粒尺寸為1.3μm±0.7μm。室溫拉伸測試結(jié)果顯示,其各向異性較大,與軋制方向呈45°方向時,試樣的屈服強度最低,延伸率較高,且當(dāng)達到極限強度時,試樣會很快發(fā)生斷裂。成形極限測試試驗在裝有半球狀沖頭的設(shè)備上完成,半球沖頭的直徑為60mm。采用裝有4個先進CCD相機的光學(xué)應(yīng)變測量系統(tǒng)來記錄每個試樣完整的變形過程。通過設(shè)計不同的試樣形狀來測試不同應(yīng)變路徑的變形行為。
 
Nb—55%Ti—5%Zr(原子)合余,經(jīng)過100小時的時效處理,Je值趨于飽和。由于Tc和P值的變化主堅與成分有關(guān),當(dāng)Tc和p值達到飽和點時,等溫時效處理微觀組織的變化。時效處理以前的組織稱為纖維組織,是出晶粒沿線材的拉仲方向延伸的加工組織。因為析出物是沿纖維組織的邊界優(yōu)先沉淀,所以,隨著時效溫度的提高和時效時間增加,析出物的粒子尺寸和數(shù)量包增加。例如,時效l00小時,粒狀的析出物尺寸達到100毫微米。如果時效時間超過l00小時,析出物成長粗大。由此可見,這些合金經(jīng)過等溫時效后,Jc的變化與析出物尺寸的變化有著密切的關(guān)系。
 
若將時效溫度提高到500℃,沿纖維組織的邊界析出的決狀析出物尺寸達效百毫微米。在低溫時效時,析出物的數(shù)量增加,但尺寸很小,僅有數(shù)十毫微米。在350一500℃范圍進行時效時,對合金的機械性能也有明顯影響中可以看出,含量不同的合金,其抗拉強度隨時效溫度的變化而變化。在低溫時效的時,由于析出物粒子微細而抗抗強度值較高。350℃時效,抗拉強度值增加的較為顯著。報分析,在這樣的時效條件下,可能會有w相的析出。在500℃時效,由于消除了加工硬化,而坑拉強度降低。
 
實驗發(fā)現(xiàn),所有的試樣均在半球沖頭的頂部突然發(fā)生斷裂,斷裂前沒有明顯的頸縮現(xiàn)象,說明該合金的室溫成形性是非常有限的。對比分析了Ti-6Al-4V鈦板室溫彎曲和軋制成形時的變形行為。結(jié)果表明,擺錘折疊彎曲試驗和V型模彎曲試驗的最小彎曲半徑為9mm,而軋制成形的最小彎曲半徑為7.51mm,提高了15%以上。軋制成形可以成形更小的半徑尺寸且比簡單的彎曲成形回彈更小。這主要是由于軋制成形是一個多工步的累積變形過程,逐步多次變形可以抑制裂紋的長大,同時使材料的變形比普通的一次變形更加充分。另外,在高強鋼軋制過程中經(jīng)常出現(xiàn)的形狀缺陷在Ti-6Al-4V鈦合金軋制成形過程中相對較少??梢?,軋制成形是室溫成形航空及汽車結(jié)構(gòu)件用高強鈦合金板材的很有潛力的加工方法。