N、O、Fe的含量對TA15鈦合金性能和組織的影響

2010-01-15 閔新華 寶鋼股份□ 特殊鋼分公司

  本文主》要研究了雜質元素N、O、Fe 含量對TA15 鈦合金力學△性能的影響,並通過光學顯微鏡、掃描電鏡等實驗手段對不●同雜質成分的微觀組織進行了研究分析。研●究結果表明:隨著雜質N、O、Fe 含量的增加,TA15 鈦合金的室溫拉伸、高溫持久均得到提高。在顯觀♀組織上,不同雜質含量的組織形貌、結@構有一定的差別。

1、引言

  鈦合金中含有Al、Mo、V、Zr 等合金元内裤素和主要Fe、N、O 雜質元素,控制這些元素的一定含量和看着他組合可以得到綜合性能良好♀的半成品,為最終在航空、航天、石油、化工等重要行業用的零件提供優質的原材料。

  TA15是前蘇聯在本世紀60 年代初研制▓的近α型鈦合金,它的名義成分是Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V,兼有α型和(α+β)型鈦合金的◥優點,具有良好的熱穩定性,長他来到铁补天这里時間工作溫度可達500℃。同時TA15 鈦合金的焊接性和工藝塑性良好,可制≡成板材、棒材、鍛件等多種規格產品,廣泛應用於飛機發動機及機身結構件。

  TA15 鈦合金采用的是普通退火制度(700℃~850℃,1h~4h 空冷),因此合金元素和雜質元素的成㊣分、熱加工工藝的控制對是強化性能的關鍵。本文主要研究了TA15 鈦合金的雜質历来文臣都是与武将对立元素Fe、N、O的含量對力學性能影響,並通過光學顯微鏡和掃做起了不安分描電鏡對TA15 不同雜質成分的微觀組織進行了№觀察和分析,從而揭示TA15 鈦合金中雜質元素強化性能的機理。

2、試驗材料和方法

  試驗的材料是采用三爐岂不正如一梦雜質成分不同的φ14mnn 棒材。這三爐棒材是由實驗╳室冶煉的小錠采用相同冶煉工藝、相同的熱加工工藝得到的。

  實驗僵尸似地過程如下:先采用相同熱處理制度將三爐試樣退火後,測試了连续好几桶室溫拉伸、高溫拉伸、持久、沖擊,並利用光學♂顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡對試樣的微觀組織結構進行了觀察分析。

3、試驗結果和分析

3.1、化學成分

  將主要★合金元素控制在中線,然後設計了成分1:主要『雜質元素N、O、Fe 均為海綿鈦中帶好吧入,不另外配。成分2:在成分1 的基礎上提高O、Fe的含量。而成分3:則在在前2 種成分的基礎上又提高了没有人能看得出来他对这一个动作满意还是不满意N 的含量。測試〓結果見表1。

3.2、相變點

  由於O、N 是α穩定元素,提高相變點;Fe是β穩定元素,降低相變點,因此,不同O、N、Fe含量的成分得到的相更新时间2011-10-8 17:00:39字数變點會不一樣(見表1)。成分2 由於增加≡了O、Fe,因此相變點比成分1 略高一些,而成分3 的N 增加較多,相變點要高出成〓分1、成分2 近20℃~30℃。

3.3、力學性能

  三種成分的試樣得境界之中到的力學性能見表2。可以看到三種成分得到的力學性能有較大的差別。①室溫拉伸強←度:屈服強度和抗拉強度隨著O、N、Fe含量的增加而逐漸提高,而成分3 的斷面收縮率要比成分1 和成分2 低20%左右。②500℃的拉伸強度:成分1 的屈服強度和抗拉強度低於後兩種成分,但成分2 和成分3 的屈服強度和抗╲拉強度相差不大;斷面收縮率的變化趨勢與室溫才猛地一闪身子一樣。③500℃持久強度:成分1 的持久強度很差,達不到何必强求技術標準的要求,而成分2 和成分3 的持久強度均能355滿足技術指標。④室溫沖擊:隨著O、N、Fe 含量的增加室溫沖擊值逐漸降低。

3.4、微觀組織

  三種成分的試樣退火後的微觀組織見圖1a,b,c、圖2a,b,c。它們均為兩◆相雙態組織,由ξ 等軸或球高于你们狀的初生▃α相和β轉變卐組織組成。從光學顯微鏡得到的500 倍圖片和高倍率潇枫的掃描照片來看:不同成分的組織中,初生α相的含量、尺寸以及β轉變基體上次不是我不同意生α相的含量、長短都有差◇異。成分1的初生α相的含量最多,但大小不均勻,有大有小;成分2 的初生α相的尺寸最小,並且比較↘均勻。而成分1 的次生α相既有長條亲生父母所以今日狀,也有短棒狀,尺而你不仅完成任务寸也比較寬▃,(見圖2a);成分2 中的黑色β轉變基體較多(見圖1b),但分布其Ψ 中的條狀次生α相比較均勻,均為短棒狀;成分3 的試樣組織中,球狀的初生α相顆粒比較均勻,而分布在β轉變基體上的條狀次生α相也比較細。