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钛鍛件廠家含鎳鑄造钛鋁合金熱處理

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钛鍛件廠家含鎳鑄造钛鋁合金熱處理

發布日期:2018-04-04 作者: 點擊:

   

钛鍛件廠家鍛件産品

   許多钛鋁合金航空及車用發動機零件采用精密鑄造工藝成型,熱處理成為改善鑄造钛鋁合金組織的關鍵技術之一。

  鑄造钛鋁合金原始鑄态組織一般為γ-TiAl/α2-Ti3Al層片結構。其層片團粗大,層片團尺寸及取向分布不均勻。在α單相區高溫熱處理可以實現其組織的均勻化。但由于原始組織粗大且在高溫下α相晶粒長大難以控制,得到的鑄造钛鋁合金全層片組織(fully lamellar-FL)通常仍具有粗大的層片團。為提高鑄造钛鋁合金的室溫拉伸塑性,經一種多重熱處理工藝,成功地獲取了鑄造钛鋁合金細小全層片組織[5,6]。該工藝包括①α單相區均勻化,②900~1150℃熱循環,③1150℃等溫處理和④重新加熱至略高于Τα溫度短時等溫處理。但這種熱處理工藝較為複雜,處理周期較長,不利于钛鍛件廠家的工程應用。

  對以鎳微合金化的鑄造Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr(原子百分數,下同)合金進行了熱處理工藝研究,并對鎳微合金化簡化鑄造钛鋁合金組織均勻化、細化熱處理工藝的作用機理及含鎳的钛鋁合金細小全層片組織的形成機理作了分析讨論。

  1試驗材料為含鎳(0.2~0.5)%(原子百分數,下同)的鑄造钛鋁合金Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr(%),采用冷坩埚真空感應懸浮爐熔煉,重熔3次後澆入銅模得到φ40mm的鑄錠。30°扇形熱處理試樣從鑄錠上用線切割方法截取。

  熱處理試驗在0.133Pa真空下進行。參考鑄造Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr合金獲取等軸的近γ組織(near gamma-NG)和細小全層片組織(fine fully lamellar-FFL)的熱處理制度[5,6],試驗溫度和時間分别取為1150℃×(48~168)h和1370℃×(5~10)min。

  組織觀察在普通光學和帶偏振光的光學顯微鏡下進行。金相試樣用(體積百分數)1%HF+10%HNO3+89%H2O溶液侵蝕。

  2觀察發現,(99.8~99.5)%(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)+(0.2~0.5)%Ni的合金原始鑄态為有一定擇優取向的全層片組織,層片團尺寸約500~1500μm。該合金組織在1150℃×72h後即出現明顯的層片分段連續粗化現象;經過144h等溫處理,原始粗大、不均勻的鑄态組織轉變為晶粒細小、基本均勻等軸的NG組織,其平均晶粒尺寸約30μm。

  (99.8~99.5)(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)-(0.2~0.5)Ni(%)合金原始鑄态組織鑄造(99.8~99.5)(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)-(0.2~0.5)Ni(%)合金經1150℃等溫處理得到的組織72h等溫,層片分段連續粗化組織144h等溫,全面等軸化組織。

  有研究發現,鎳具有擴大钛鋁合金γ單相區的作用,添加(原子分數)0.5%以上的鎳可以使Ti-48Al合金轉變為單相γ組織。在100倍偏振光金相顯微鏡下旋轉載物台360°觀察到,本研究得到的NG組織中有少量的等軸α2晶粒出現明顯的4次明亮後消光現象。與文獻研究得到的不含鎳钛鋁合金NG組織相比,定性地觀察可見含鎳合金NG組織中α2相數量明顯較少。因而可以定性地說,添加0.2%~0.5%的鎳可使钛鋁合金在1150℃下α2(或α)→γ相變驅動力增大,則對層片組織中能量起伏的增強作用加大,促進了層片結構中層片形狀擾動緻層片間斷的發生。這些在相對較多時間産生的較多數量的層片内端點有效地促進了層片的分段連續粗化,從而可以使含鎳的钛鋁合金以較簡單的熱處理工藝實現組織的均勻化和細化。

  試驗發現,钛鋁合金細小全層片組織具有最佳的綜合力學性能。因此,将得到的NG組織重新加熱到1370℃保溫5~10min後冷卻得到了層片團細小等軸的全層片組織(),其層片團平均尺寸約為50μm,略小于鑄造Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr合金以相同工藝得到的FFL組織層片團。根據其層片團為等軸狀,且略大于基體NG組織的γ晶粒尺寸,本文認為,含鎳鑄造钛鋁合金FFL組織的形成機理不同于不含鎳的钛鋁合金FFL組織,而是高溫α相等軸晶粒在γ相基體上形成并略有長大後冷卻過程中按一般全層片組織形成機理産生的,即冷卻至α+γ兩相區後γ相在α晶粒中片狀析出構成γ/α層片結構,然後在冷卻至室溫過程中轉變為γ/α2層片結構。      


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