钛合金的密度低、比强度高、耐腐蚀、高温性能好和无磁性,是一种重要的结构材料和功能材料[1,2]
目前钛合金TC4(Ti-6Al-4V)的应用量最大,占钛合金使用量的70%~80%
TC4钛合金是一种α+β型合金,其综合性能优异、适用温度范围广且可通过热处理进行强化,广泛应用在航空航天工业[3,4]
目前飞机机身的结构梁、发动机叶片以及机翼零件大多用TC4钛合金制造,因此对其显微组织和力学性能的要求较高[5]
制备钛合金的传统方法—真空自耗电弧炉熔炼法(VAR,Vacuum arc remelting),其生产周期长[6]、容易产生组织缺陷、化学成分均匀性差且不能充分去除低密度和高密度夹杂[7]
电子束冷床熔炼技术(EBCHM,Electron beam cold hearth melting)是一种先进的熔炼技术[8,9],与VAR法和EBCHM法相比能大幅度缩短生产周期,保证合金元素均匀化和避免偏析,尤其是能有效去除易挥发杂质和低、高密度夹杂[10,11]
国内外学者对电子束冷床炉熔炼TC4钛合金的研究较多
李育贤和杨春丽[12]研究了EB炉熔炼对不同形态钛合金中残钛含氧量和挥发损失的影响
雷文光和毛小南等[13,15]对EB炉熔炼TC4钛合金连铸凝固过程进行了数值模拟,并研究了EB炉熔炼TC4合金铸锭的成分均匀性
彭鹏[16],刘强[17]等用数值模拟技术研究了Ti-6Al-4V铸锭在EBCHM过程中浇铸温度和凝固速度对凝固组织的影响
赵帅[18]研究了单向和换向热轧工艺对EB炉熔炼TC4钛合金板材显微组织和力学性能的影响,发现热轧换向次数的增加使其其各向异性降低,而换向二次热轧的板材综合性能最优
S.V. Akhonin等[19]建立了EB炉熔炼TC4钛合金过程中铝蒸发动力学的数学模型,可预测工艺参数和炉料组成对最终铸锭化学成分的影响
本文用电子束冷床熔炼TC4钛合金热轧板材,研究退火温度对显微组织、织构及力学性能的影响
1 实验方法
实验用材料是用EB炉熔炼的TC4钛合金扁锭,尺寸为880 mm×1248 mm×201 mm
用连续升温金相法测得其相变温度为995±5℃
将初始扁锭进行单相区三火次多道次换向热轧,得到厚度为8 mm的TC4钛合金板材
原始组织为双态组织,由等轴α相和β转变组织构成
TC4钛合金主要元素的含量,列于表1
Table 1
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