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TC6鈦合金板的冷軋加工性能

TC6鈦合金板是一種綜合性能良好的馬氏體型Ti-Al-Mo-Cr-Fe-Si系的α+β兩相熱強鈦合金,其名義成分為Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si,α/β轉變溫度在960~1000℃之間。該合金除具有普通鈦合金比強度高、抗腐蝕性好等優點外,還具有良好的室溫和高溫綜合力學性能,使用溫度可高達450℃,常被用于制造航空發動機葉片、渦輪盤等重要部件,也可以用于制造飛機的隔框、接頭等零件。國內對TC6鈦合金鍛件、鑄件、管棒材等的加工工藝和性能優化已做了大量的工作,而對于TC6合金板材的研究較少,科研人員通過對TC6板材冷軋加工過程的控制,確定了TC6板材冷軋加工的基本工藝參數,研究了TC6板材的冷軋加工性能。

實驗用TC6鈦合金鑄錠是經真空自耗電弧爐三次熔煉得到,其β轉變溫度為975~985℃,具體化學成分為(wt.%):Al6.2,Mo2.5,Cr1.4,Fe0.41,Si0.29,O0.10,Zr<0.01,C<0.01,N<0.01,Ti余量。實驗用TC6鑄錠在β相區開坯,α+β兩相區鍛成板坯。板坯在β轉變溫度以上熱軋開坯,在α+β兩相區軋制到3.5mm,經中間退火和酸洗后,進行冷軋加工硬化實驗。加工率每增加5%時,從板材頭部切200mm長實驗料一塊,余下板材繼續軋制,如此反復軋制、取樣,直至板材出現邊裂或表面裂紋為止。然后將切下的不同加工變形量的200mm實驗材料進行測試,分別測試實驗板的厚度、寬展、邊裂、組織和力學性能。

上述實驗顯微組織在Axiovert 200 MAT光學顯微鏡上觀察,力學性能在Instron5885拉伸試驗機上進行測試。試驗結果如下:
(1)從冷軋加工硬化曲線中可以發現,抗拉強度和屈服強度隨著加工率增加而增加,而延伸率逐漸下降,這主要是由于隨著冷軋加工率的增加,位錯密度增加,加工硬化加劇。當加工率達到27%左右時,抗拉強度和屈服強度曲線趨于水平,說明進入難變形階段。
(2)TC6鈦合金板最大冷軋加工率可達到30.3%,此時材料的延伸率降至5.8%,觀察板材表面開始出現褶皺和浮凸,邊部出現裂紋。冷軋加工率達到30.3%時寬展量為20mm。

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