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TC4钛合金异形锻件锻造工艺

2021-05-29 10:25:49

    钛合金因具有比强度高、耐高温、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航天、航空及船舶等领域,目前钛合金中应用最多的仍然是TC4合金。对于普通TC4钛合金锻件,生产工艺较为成熟,而航天某型号用TC4异形锻件质量较大,性能指标要求严格,锻造工艺比较复杂。需要在生产过程中对该异形锻件锻造工艺进行研究,总结出锻造工艺对锻件显微组织及力学性能的影响规律,从而制定出最合适的锻造工艺。

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    钛锻件在锻造过程中,加热温度、变形量及保温时间对锻件显微组织和力学性能有重要的影响,其中第1火次锻造的目的主要是进一步细化组织及预成形,因此为减小变形阻力并且使变形均匀,两类锻造工艺下第1火次锻造均在单项区进行,而最后成品锻造温度即第2火次锻造温度对最终显微组织及力学性能具有重要影响。

    当采用Ⅰ类锻造工艺即第2火次锻造温度在单项区时,加热过程中β晶粒进一步长大,随后的锻造过程中晶粒得不到破碎,从而导致最终显微组织为具有粗大晶粒的片层组织。由于组织较为粗大,拉伸性能较低,不能满足指标要求。当采用Ⅱ类锻造工艺即第2火次锻造温度在两相区时,加热过程中第1火次锻造遗留下来的连续晶界及粗大片层得到破碎,并且锻造过程中晶界及初生α片层得到进一步球化,从而细化了显微组织。

   所以TC4合金异形锻件显微组织及力学性能受到锻造工艺尤其是最后一火次锻造温度及变形量的强烈影响。坯料锻造成形时工艺为两火次成形的锻造工艺:第1火次在β单相区加热变形,用于进一步细化组织及预成形;第2火次应在两相区较高温度加热,并且锻造时要求具有较大的变形量,目的是获得较细及均匀的显微组织,从而具有较好的力学性能。锻造时采用换向镦粗拔长的锻造方式,能够保证异形锻件具有均匀的宏观组织。

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