钛材低成本生产技术的开发和应用

钛及钛合金因具有比强度高、耐腐蚀、生物相容性好等优点,被广泛作为结构材料和特种材料使用,但是钛材的价格明显高于同类型的其它材料,为了进一步扩大钛材的应用,概述了近年来国内外低成本钛材的开发途径及低成本钛材在民用领域、军用领域、海洋工程应用状况,并分析了今后低成本钛材的发展方向。

轧制工艺对源于EB熔铸TC4板材组织和性能的影响

用两种工艺对电子束冷床炉熔铸的TC4钛合金扁锭直接轧制,分3个轧程制备8 mm厚度板材,用光学显微镜、扫描电镜和Image-ProPlus图像分析软件研究板材的组织演变,通过测试力学性能和观察断口研究轧制工艺对板材力学性能的影响。结果表明:第1轧程加热温度为965℃(工艺A),半成品板材表面出现严重的宏观裂纹,而第1轧程加热温度为1065℃(工艺B),半成品板材表面质量显著改善,得到片层α平均厚度为0.5μm的魏氏组织;两种工艺第2轧程变形后初生α细化程度相当,表明片层α厚度减薄有利于组织的破碎;第3轧程后,工艺A获得板材TD方向的抗拉强度为939 MPa、屈服强度为850 MPa、伸长率为12.5%,工艺B获得板材TD方向的抗拉强度为926 MPa、屈服强度为884 MPa、伸长率为16.5%,均满足室温力学性能要求,但工艺B制备的板材屈服强度较高且断后伸长率未表现出各向异性。因此,推荐采用工艺B,即第1轧程加热温度为1065℃、第2轧程为945℃、第3轧程为920℃和单次变形量约为60%的工艺实施铸坯直接轧制TC4钛合金板材。

退火温度对大口径TC4合金无缝管组织与性能的影响

利用真空自耗电弧炉+电子束冷床炉双联工艺熔铸TC4合金圆锭,采用铸坯直接斜轧穿孔工艺获得219 mm×16 mm大口径TC4合金无缝管,研究了不同退火温度对管材组织演变与力学性能的影响。结果表明:轧制态管材组织主要由变形魏氏体组织构成,退火处理后片层α相粗化并逐渐相互交错分布,β相晶界消失;随着退火温度不断升高,魏氏体组织转变为网篮组织,管材抗拉强度和屈服强度呈先下降后缓慢增大趋势,而伸长率呈先增大后减小趋势。综合分析认为,所制备的大口径TC4合金无缝管适宜退火温度为850℃左右,此时抗拉强度、屈服强度和伸长率平均值分别为919 MPa、838 MPa和13.1%。