熱等靜壓處理對Ti6242合金鑄件的組織和拉伸性能的影響
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Ti6242合金是一種近α鈦合金,用于制造熱暴露下的航空發動機的壓縮部件、葉片和機匣等,最高使用溫度為450℃。但是Ti6242合金的應用仍存在很多困難和阻礙,一方面,Ti6242合金的機械加工難度…
Ti6242合金是一種近α鈦合金,用于制造熱暴露下的航空發動機的壓縮部件、葉片和機匣等,最高使用溫度為450℃。但是Ti6242合金的應用仍存在很多困難和阻礙,一方面,Ti6242合金的機械加工難度大和制造成本高,因此需要進一步研究凈盡成形技術,而熔模精密鑄造將是鈦合金工業應用的主要技術途徑,尤其是制備形狀復雜的結構部件。
科研人員研究了鑄造及熱等靜壓工藝對Ti6242合金力學性能的影響,為深入研究提高Ti6242合金鑄件的力學性能提供支持。
試驗用合金的名義成分為Ti6242,合金在真空自耗電弧爐中熔煉而成鑄坯,然后將鑄坯重熔采用重力鑄造法(PVI真空熔煉爐)鑄造所設計的鑄件,并對鑄件進行了熱等靜壓(HIP1250)。試驗分析用試樣取鑄件直澆道圓柱的1/3r處,切取Φ15mm×80mm的圓柱試樣,制作標準試樣進行組織與力學性能分析。用金相方法測定α+β/β相轉變溫度為1005℃。觀察分析熔煉鑄坯和重力鑄造鑄件熱等靜壓處理前后的組織,并測試其拉伸性能。試驗結果如下:
(1)熔模精鑄Ti6242合金的組織為片層組織,晶粒比較粗大,晶粒尺寸在600μm左右。其室溫下力學性能較差,抗拉強度約為780MPa,伸長率約為5.59%。
(2)重力鑄造可以顯著改善熔模精鑄Ti6242合金的顯微組織。經過重力鑄造后可以獲得魏氏組織,而且合金組織得到了顯著的細化,α片層厚度由熔煉的1.3μm降到1.0μm,片層集束尺寸由熔煉的363.5μm降到11.0μm,顯著提升了合金的綜合性能。經過重力鑄造后的Ti6242合金的抗拉強度和伸長率分別提高了3.8%和18.8%。
(3)熱等靜壓處理消除了鑄造時產生的縮松、縮孔等缺陷,細化了晶粒,減少了α片層厚度及片層集束尺寸,從而顯著改善了合金的力學性能,尤其是室溫力學性能。經過熱等靜壓處理后合金的抗拉強度852MPa,伸長率約為6.32%。
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