TC4鈦棒微組織及力學(xué)性能的研究

本文探討了鍛造工藝對(duì)TC4鈦合金棒材顯微組織及其力學(xué)性能的影響，對(duì)比分析了三種鍛造工藝的顯微組織、力學(xué)性能以及超聲波探傷水平，為TC4鈦合金棒材的工業(yè)生產(chǎn)及工藝改進(jìn)提供理論參考和依據(jù)。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析我們可以看到，二種工藝下TC4鈦合金棒材的室溫拉伸性能差異較小，強(qiáng)度區(qū)別不大，均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。因等軸組織和雙態(tài)組織的TC4鈦合金棒材均具有良好的熱穩(wěn)定性'所以經(jīng)400°C,100h熱暴露后的熱穩(wěn)定性能也差異較小，但A工藝的蠕變性能大于0.2%,不滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。而工藝B和C蠕變性能均小于0.2%,可滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，且工藝C表現(xiàn)出更好的高溫蠕變性能。結(jié)合圖2和圖3分析認(rèn)為，TC4鈦合金棒材鍛后組織中初生a和次生a的相對(duì)含量，以及次生a的形態(tài)對(duì)其蠕變性能有較大的影響。初生a含量較低時(shí)蠕變性能優(yōu)于初生a含量較高時(shí)，分布在p基體上的次生a呈局部取向一致的細(xì)針狀時(shí)蠕變性能更好。這是因?yàn)椋@微組織中的條狀a相比等軸a的抗蠕變能力較好。在緩慢的蠕變過程中，等軸組織的滑移變形是從個(gè)別a晶粒中開始的，隨著應(yīng)變量增加，滑移占據(jù)較多的a晶粒后向周圍的p晶粒擴(kuò)展，所以蠕變空洞形核較遲，但一旦形成空洞，即可迅速擴(kuò)展而形成準(zhǔn)解理斷裂。

而通過工藝C得到的鈦棒材在超聲檢測(cè)時(shí)雜波水平在中0.8-12dB,元全可;兩足葉片用TC4鈦合金棒材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。這也表明了提升TC4鈦合金棒材的鍛造溫度，減小變形抗力增加棒材的鍛透性，可有效提高其組織均勻性，提高其探傷水平。通過三種鍛造工藝試驗(yàn)，綜合比較分析不同工藝下TC4鈦合金棒材在顯微組織、力學(xué)性能以及超聲波探傷水平上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們得出了以下結(jié)論：
1.鍛造溫度對(duì)TC4鈦合金棒材顯微組織影響比較明顯，溫度較低時(shí)，棒材組織中初生a含量較高，析出次生a相較少；適當(dāng)提高鍛造溫度后，初生a含量顯著降低，析出細(xì)針狀次生a相增加。
2.初生a含量和分布于p基體上的次生a形態(tài)對(duì)蠕變性能有較大影響，較少的初生a加細(xì)針狀次生a組織可得到良好的抗蠕變性能。
3.鍛造溫度升高，增加了TC4鈦合金棒材的鍛透性，長(zhǎng)條或大塊a被完全破碎后組織更加均勻，從而提高了超聲波探傷水平。

TC4鈦合金(Ti-6Al--4V),是一種近a型耐熱鈦合金。它具有較高的室溫高溫強(qiáng)度、良好的熱穩(wěn)定性和高溫蠕變性能等諸多優(yōu)點(diǎn)，主要用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、1~3級(jí)轉(zhuǎn)子葉片等高速旋轉(zhuǎn)部件。這些構(gòu)件，長(zhǎng)期在苛刻工作環(huán)境下使用，必須要具有良好的室溫高溫力學(xué)性能，尤其要具備較高的熱穩(wěn)定性和高溫蠕變性能，因?yàn)檫@些性能不僅決定了合金的使用壽命更決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的安全可靠性。