退火温度对TA6合金耐磨板组织和性能的影响

  TA6(Ti-5Al)钛合金是一种全α型钛合金,因具有良好的焊接性、耐蚀性,在退火状态下具有中等强度和足够好的塑性,板材可进行冷冲压,适用于在400℃以下和存在浸蚀介质的环境下工作,大多用于航空部门的高温结构部件及导弹弹头蒙皮、常规武器装备的结构件等。随着我国航空用钛需求量的增长,该合金耐磨板的用量也将会增加。但由于TA6合金耐磨板的加工塑性差,加工温度窗口较窄,且对加工温度特别敏感,因此加工时易出现裂纹或严重的波浪,加工难度大,目前国内只有少数厂家可以生产TA6合金耐磨板,且未对其组织和性能公开报道。科研人员以特定轧制工艺下得到的TA6合金耐磨板为研究对象,分析退火温度对其组织和性能的影响,以期为TA6合金耐磨板的热处理和进一步工业应用提供参考。

  试验TA6钛合金原料采用1级海绵钛、一定比例的铝豆和铁钉,经真空自耗电弧炉3次熔炼制备成直径Φ640mm、单重3t的铸锭。铸锭经2500t快锻机锻造成200mm×1050mm×1200mm板坯。板坯热轧开坯采用2800mm四辊可逆轧机,轧制厚度3.5~4.0mm,经中间退火和表面处理后,在1780mm六辊可逆冷轧机上轧制成3.0mm厚的冷轧板材。将冷轧态耐磨板置于真空热处理炉中进行退火处理,分别加热至650、700、720、750、780、800、830℃,保温60min后出炉空冷。在退火后的板材上取样,在MST电子拉伸机上进行拉伸性能测试,在板材冷弯机上测试最大弯曲角,在金相显微镜下观察组织并进行评级。试验结果如下:

  (1)TA6合金耐磨板在650℃以下退火时,材料处于回复阶段,组织和力学性能变化不大,弯曲性能最差;700℃退火时,材料已开始发生再结晶,强度明显下降,伸长率和弯曲角大幅增加;720~800℃退火时,材料已发生完全再结晶,板材的力学性能也基本稳定,弯曲角在780~800℃最大,达到80°;830℃退火时,材料的再结晶晶粒已粗大,力学性能和弯曲性能快速下降。
  (2)在750~800℃范围内,TA6合金耐磨板为均匀的完全再结晶组织,力学性能与弯曲性能匹配最好,此温度范围为TA6合金耐磨板合理的退火温度范围。