TC4钛合金小规格棒材连续轧制工艺研究

TC4钛合金是最成熟且使用最广泛的钛合金。随着近年来科学技术的发展,该合金在航空航天,航空航天和医疗领域具有更广泛的应用,尤其是在医疗领域中的小型棒材的应用。

钛和钛合金小型棒材通常是由传统的卧式轧机生产的,生产效率低,棒材的表面尺寸和平直度远未达到国内外先进水平。为了提高生产效率,产品质量和稳定性,一些国外钛合金材料制造商已经开始使用热轧技术来生产钛合金小型棒材。热连续轧制可以提高钛和钛合金小棒材的外观质量,缩短生产周期,提高产量,并稳定产品质量。通过对TC4钛合金棒材在轧制过程中不同温度下的组织和性能的科学研究,旨在为现场生产提供技术参考。

实验材料是TC4钛合金,将其进行二次真空自耗电弧熔化。用快速锻造机在β区打开铸锭。然后,在α+β区域变形,通过径向锻造机锻造120mm的轧制坯料,并通过DSC测量该材料的相变点为981℃。然后,使用专门为小型钛和钛合金棒材设计的连续轧制设备进行了两个不同的轧制温度实验:β区为1030°C,两相区为950°C。经过25次轧制变形后,孔的形状变化如下:□120(粗轧8遍)→□45→扁平60→Φ40.2→扁平51.8→Φ33→扁平41→Φ22→扁平33→Φ18→扁平27 →Φ15→扁平22.5→Φ13.5(Φ11.5)→扁平17→Φ9.5→扁平13.8→Φ8mm。其中,选择□45,Φ22,Φ18,Φ15,Φ13.5,Φ11.5,Φ8mm样品进行金相组织分析。对于每个Φ8mm样品,以750°C/30min采集6个样品。对该过程进行热处理,然后进行机械性能和微观结构分析。测试结果如下:

(1)在β区域的TC4合金连续轧制过程中,当经过21道次轧制(Φ13.5mm)时,原始的β晶粒完全消失,都是细小的重结晶等轴心α,道次的处理量增加,等轴α更细地分散。

(2)在α+β两相区域中TC4合金的连续轧制过程中,当经过19次通过(Φ15mm)时,原始的β晶粒完全消失,并且大量细等轴α出现。随着通过量的增加,它们全部都是细的重结晶等轴α,并且等轴α更细分散,并且相同的通过处理量比β区域中连续轧制的棒结构的精细和小。

(3)β相区和α+β相区的连续轧制钢筋的性能符合GB/T标准的要求,改善了两相区的轧制性能与β相区的相比较。抗拉强度增加了80至90 MPa,可塑性变化不大。

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