钛合金棒材(BT25)的生产加工探索

目前,BT25钛合金已经应用在航空发动机上,这些年来我国也对该牌号钛合金材料进行了大量的研究。

宝鸡铭钛金属近年来也对该牌号钛合金棒材性能、轧制技术及其合金组织和性能开展了一系列研究。

由于工艺决定组织,组织决定性能,因此合金棒材的最终性能与其锻造、轧制及热处理工艺密切相关。

在众多工艺参数中,轧制温度对钛棒最终性能的影响尤为重要。

科研人员研究了950℃和980℃(950℃位于常规的两相区加工温度区间,比相变点低50℃;980℃位于两相区加工的高温区,接近近β锻造温度)轧制的BT25钛合金棒材的室温、500℃及550℃拉伸性能、热稳定性能与持久性能,以及950℃轧制棒材的室温、400℃、500℃、550℃和600℃拉伸性能。

实验用的BT25钛合金铸锭经三次重熔而成,尺寸为Φ280mm,其化学成分为:6.3%Al,2.0%Sn,1.59%Zr,1.98%Mo,0.73%W,0.29%Si,0.04%Fe,0.011%N,0.01%C,0.002%H,0.14%O。金相法测定该合金的相转变温度约为1010℃±10℃。

铸锭在1600t快锻机上开坯锻造后, 经多火次反复镦拔获得Φ70mm棒材;随后将Φ70mm的棒料在SKK-10精锻机上精锻成Φ50mm棒材;最后将Φ50mm的棒料分别在950℃和980℃于ZJ-250轧机上一火次轧制成Φ12mm棒材。

在二种温度轧制的棒材上分别切取拉伸试样,并按照960℃×1h/AC+550℃×6h/AC的热处理制度对其进行热处理。随后将部分试样在550℃热暴露100h后对其进行室温拉伸试验以评价其热稳定性。所有拉伸与持久试样均采用标距长25mm,直径5mm的棒状样品。室温拉伸、高温拉伸以及持久试验分别在Instron-1185型、Instron-5985型电子拉伸机以及BN2型高温持久试验机上完成。室温冲击试验选用尺寸为10mm×10mm×55mm的梅氏U型缺口试样,在JB-30B冲击试验机上进行。在奥林巴斯PMG-3型显微镜上观察合金组织。研究结果表明:二种温度轧制的BT25钛合金棒材组织比较均匀,均为初生α相和条状β转变组织构成的双态组织。变形温度较低时,组织较细小,合金的综合性能较高,尤其是热稳定性能相对好一些。

二种温度轧制的BT25钛合金棒材经960℃×1h/AC+550℃×6h/AC热处理后,合金的综合性能较佳,其室温和高温拉伸性能、持久性能与热稳定性能均达到了用户提出的指标要求。

试验结果总结:

  1. 950℃、980℃二种温度轧制棒材的高温拉伸性能、冲击韧性基本相当;
  2. 980℃轧制棒材的室温拉伸性能优于950℃轧制的棒材;
  3. 950℃轧制的棒材550℃热暴露100h后塑性降低程度较小,表明其热稳定性能优于980℃轧制的棒材;
  4. 400~550℃下,950℃轧制的棒材的室温拉伸性能变化幅度不大,且600℃时,仍具有良好的室温拉伸性能。

相关内容