BT22钛合金及其大型锻件的研究进展

综述了国内外BT22合金及其改型合金的应用现状,归纳介绍了BT22合金的锻造加工及热处理工艺。结果表明,BT22合金在两相区低于β_转15～50℃的温度范围内多火次锻造,每火次变形量不低于60%。通过严格控制变形速率和终锻温度可制备出组织均匀、晶粒细小的锻件,经两阶段整体热处理后可获得强度、塑性和韧性的最佳匹配。针对我国的研究现状指出了BT22合金大型锻件制备方面亟待解决的问题和未来研究发展的方向。

BT22钛合金简介

介绍了一种高强高韧的钛合金新材料(BT22)的发展及应用现状,并列出了该合金的合金成分、力学性能、物理性能、合金相变以及热处理工艺。

BT22钛合金相变点的测定

利用计算法和连续升温金相法测定了BT22钛合金相变点。结果表明,该合金相变点温度为845℃,两种方法测得的结果相当接近,说明这两种方法可以相互结合使用。

BT22钛合金固溶冷却过程中温降特性分析

采用ANSYS有限元分析软件对BT22钛合金固溶热处理后降温阶段温度场进行模拟,并绘制热处理工件在降温过程中的温度分布等值图,从温度-时间曲线和工件内部不同部位温度曲线两个角度分析温降的不均匀性。通过对比实测曲线和模拟曲线发现两者的相对误差在2%～5%,同时把实测降温曲线分为3个阶段:快速降温阶段、平缓降温阶段和慢降温阶段,并分析其形成的原因。

显微组织对BT22钛合金棒材力学性能的影响

采用4种工艺方案制备了不同组织类型的BT22钛合金棒材,通过测试其显微组织、室温及高温力学性能,研究其间相关关系。结果表明,按魏氏、网篮、双态、等轴这一组织形态顺序,对应的室温及高温拉伸强度值递减,塑性(δ、ψ)随之递增,尤其面缩值增加较为明显,断裂韧性值递减,冲击韧性变化不明显。等轴组织对应的室温拉伸强度较低,虽达到标准要求,但已接近指标下限,富余度不大,且断裂韧性值偏低;魏氏组织的断裂韧性及强度明显高于其它组织形态,但塑性明显降低,达不到标准要求;网篮及双态组织对应的性能均达到标准要求,具有较好的强度与塑性的匹配,综合力学性能较好。

BT22合金的成分设计和淬透性的关系研究

对BT22合金在不同热加工区塑性变形后,分别进行空冷、油冷、水冷以及炉冷的热处理,随后进行室温力学性能测试。用金相显微镜和扫描电镜分别观测它们的组织结构和断口形貌。结果表明,合金的淬透性受冷却速度的影响很小。晶内组织细小,拉伸断口均呈现韧性断裂。合金的力学性能与α、β稳定合金化元素所决定的铝当量([Al]eq)和钼当量([Mo]eq)有关,当合金的铝当量和钼当量具有较好的匹配时,合金在具有较高的模量强化强度的同时,合金的淬透性能也较好。比较TC4和BT22合金的[Al]eq,[MO]eq数据可见,BT22合金的[Al]eq稍有降低,但[MO]eq则有较大提高,使其与TC4合金相比虽然模量强度有所损失,但在淬透深度增加的情况下,固溶强度大大提高,弥补了由于铝当量的稍低带来的强度减少。

BT22高强钛合金电子束焊接工艺研究

为研究BT22高强合金电子束焊接工艺,分别调整电子束流、聚焦电流等工艺参数对焊缝成形进行研究,并对焊后未经热处理状态和热处理过后的金相试样进行组织观察与分析。对经过热处理的焊接试样进行了显微硬度测试和拉伸性能测试。研究表明,最佳的焊接工艺参数为高压U=-60 kV,灯丝设定I_灯=650 mA,运动速度v=3 mm/s,工作距离D=295 mm,电子束流I_b=22 mA,聚焦电流I_f=680 mA。在焊缝区和热影响区的晶粒中析出细小的α片,同一集束的α片的趋向为各向同性。α片具有强化和降低β过饱和的作用,母材的晶内α片粗大。母材的硬度值高于焊缝区域,接头平均拉伸性能为938.4 MPa。

铸造钛合金BT22与ZTC4的组织和性能对比分析

钛合金铸件在航空航天领域应用广泛,且对结构和性能的要求越来越高。为了给设计人员选材提供依据,针对现阶段我国高强度铸造钛合金应用情况,研究了铸造钛合金BT22的组织、性能和热处理工艺,并以常规铸造钛合金ZTC4作为对比,分析了BT22的优势,发现BT22铸造钛合金无论在热等静压后或热处理后,均具有比ZTC4优异的综合性能。

BT22钛合金大尺寸锻棒固溶降温过程的组织演变

实测BT22钛合金Φ170mm×200mm锻棒固溶降温过程内部不同部位,芯部、1/2R、边部降温特性曲线。结果发现,由于相变作用875℃固溶降温曲线有1个缓慢降温阶段,在降温曲线中出现1个近似平台。并且3个部位降温具有很大的不同步性。同时研究875和810℃固溶降温过程中的组织演变规律。通过硬度测试发现中规格锻棒热处理后内部力学性能不均匀。