钛合金锻造工艺说明

钛合金锻造工艺

       根据室温显微组织,钛合金可分为三种类型:α型合金、α+β型合金和β型合金,其中α和α+β型合金的热塑性与变形速度关系不大,而β型合金有良好的可锻性但温度过低可能引起α相沉淀。

钛合金的锻造工艺按锻造温度与β转变温度的关系,分为常规锻造与高温锻造。

• 常规锻造

常用变形钛合金通常都是在β转变温度以下锻造的,称为常规锻造。根据坯料在(α+β)相区加热温度的高低,可细分为上两相区锻造与下两相区锻造。

       上两相区锻造

它是在β/(α+β)相变点以下10-15℃的温度下始锻。其变形后的最终组织含有较多的β转变组织,可提高组织的蠕变性能和断裂韧性;使钛合金塑性、强度、韧性兼得。

下两相区锻造

下两相区锻造一般是在β转变温度以下40～50℃加热锻造,此时初生α相和β相同时参与变形。变形温度愈低,参与变形的α相数量愈多。与β区变形相比,在下两相区域β相的再结晶过程急剧加快,再结晶形成的新的β晶粒不仅沿变形的原始β晶界上析出,而且在β晶界内和α片层间的β中间层内出现。经这种工艺生产的锻件强度很高,塑性较好,但其断裂韧性与蠕变性能还有很大潜力。

• 钛合金的高温锻造

高温锻造也称为“β锻”,分为两种:

       第一种是坯料在β区加热,在β区开始并完成锻造的工艺方法;第二种是坯料在β区加热,在β区开始锻造,并控制很大变形量在两相区完成锻造的工艺方法,简称为“亚β锻”。与两相区锻造相比,β锻造能得到较高的蠕变强度和断裂韧性,还有利于钛合金周疲劳性能的提高。

钛合金的等温模锻

该种工艺利用了材料的超塑性及蠕变机理来生产较复杂锻件,要求模具预热并保持在760～980℃的范围内;液压机以预定的值施加压力,压力机的工作速度由毛坯的变形抗力自动调节。由于模具改为加热的,不需要采用那么快的活动横梁去避免急冷。飞机上用的许多锻件都具有薄壁和肋高的特征,故在航空制造中该种工艺得到了应用,如国产某型机的TB6钛合金等温精模锻件工艺。

       钛合金的锻造工艺已经广泛应用于航空、航天制造业领域；等温锻造工艺已用于生产飞机发动机零件和飞机等航天器结构件上; 同时在汽车、电力和舰船等工业也得到广泛的应用。