稀有金属 2004,(01),284-285 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2004.01.071

冷轧工艺对TA21小规格钛合金管组织和性能影响

佟学文 翁忠亮 尚秀丽

宝鸡钛业股份有限公司,宝鸡钛业股份有限公司,宝鸡钛业股份有限公司,宝鸡钛业股份有限公司 陕西宝鸡721014 ,陕西宝鸡721014 ,陕西宝鸡721014 ,陕西宝鸡721014

摘 要：

针对TA2 1合金管材的使用特性 , 在小规格管材轧制工艺上进行针对性研究。通过选取不同的加工率ε值与减壁率和减径率之比Q值进行冷轧制工艺生产试验 , 得到ε值和Q值与TA2 1组织和力学性能之间的关系。并据其在冷轧制工艺中的实际情况 , 制定合理的工艺参数 , 以获得具有稳定良好力学性能加工材

关键词：

TA21钛合金;小规格管材;加工率;冷轧工艺;组织性能;

中图分类号： TG335

收稿日期：2003-09-30

Effect of Cold-Rolling Technology on Microstructure and Mechanical Property of TA21 Titanium Alloy Tube with Small Specification

Abstract：

Through the study of tube cold rolling experiments with selecting deferent deformation degree ε and Q value, the relation of ε value and Q value to TA21 titanium alloy′s microstructure and mechanical property was reached. According to the actural situation of TA21 alloy tube in the cold rolling process, the reasonable working technology was laid down in order to get the best tube with stable and good mechanical property.

Keyword：

TA21 titamium alloy; small specification tube; deformation degree; cold rolling technology; microstructure and property;

Received： 2003-09-30

TA21钛合金 (OT4-0) 的名义化学成分为Ti-1Al-1Mn, 该合金是前苏联60年代研制成功的一种近α型钛合金 ^[1,2,3,4] , 它兼具α型钛合金和α+β钛合金的许多优良特点, 具有很好的冷加工性、耐蚀性和焊接性, 并有优良的塑性和中等强度; 其力学性能介于纯钛和TC2之间, 我国近几年在该合金的熔炼、热加工及大规格冷轧管材的研制、生产等方面取得了很好的成绩。 但在小规格冷轧管材方面研究甚少。 为了摸清TA21合金小规格冷轧管材加工工艺及工艺和性能之间关系, 采用不同的加工率ε值和减壁率和减径率之比Q值, 设计了几种冷轧工艺, 制得ε值和Q值与管材的关系性能曲线图。

1 试验过程

1.1 试验用料

铸锭采用二次真空自耗电弧炉熔炼而成, 其化学成分、杂质含量及质量满足相关技术标准要求, 经热锻开坯, 并在挤压机上挤压成管坯, 经多道次冷轧和退火后制得Φ13.5 mm×1.1 mm管坯。

1.2 试验方法

基本工艺方案: 管坯→冷轧→退火→精整→检验→成品。

工艺参数设计: 终轧加工率ε分别取 (17.5, 28.5, 38.9) 3个值, 设计3种轧制工艺, 进行工艺试验。

终轧Q值 (减壁率与减径率之比) 分别取 (0.8, 1.7, 2.8) 3个不同值, 设计3种轧制工艺, 进行工艺试验。

管材性能试验: 成品管经700 ℃×1 h退火后取样分别按GB/228标准做拉伸室温试验, GB/242做压扁, GB/246做扩口试验。

2 结果与讨论

2.1 冷变形程度ε对组织性能的影响

轧制管材经700 ℃×1 h真空退火后, 其纵向金相组织如图1所示。 图2给出了ε值的变化与拉伸性能的关系。

从图1可以看出, (a, b, c) 3个金相图片中组织主要为等轴α+少量的β相, 其等轴组织晶粒从图1 (a) → (c) 有由大到小的趋势, 晶粒有略微细化, 说明随加工量的增加晶粒被破碎, 组织晶粒得到细化。 从图2可进一步得知, 其拉伸性能在ε值所选范围内有变化, 但变化量不大, 所以ε值在所选范围内的变值对TA21管材力学性能有影响, 但影响不大。

2.2 Q值 (减壁率与减径率之比) 对管材力学性能的影响

由图3可知, Q值在所取范围内对管材力学性能基本上不产生影响, 但Q值的选取值不同时, 对轧制时的管材端头开裂及表面质量有影响。

在轧制中, 所采用的设备、工模具润滑及Q值、ε值的选取, TA21合金与加工工业纯钛 ^[2] 相同。 并且轧制过程平稳, 所加工管材表面良好, 尺寸精度等达到了GB3625-95标准要求。

图1 经700 ℃/1 h退火后的金相图 (a) ε=17.5; (b) ε=28.4; (c) ε=38.9 Fig.1 Microstructure of TA21 tube annealed at 700 ℃/1 h

图2 ε值对性能的影响 Fig.2 Effect of ε value on properties of TA21 alloy

图3 Q值对性能的影响 Fig.3 Effect of Q value on properties of TA21 alloy

2.3 ε值、 Q值对工艺性能的影响

扩口、压扁试验结果全部合格, ε值、 Q值在所取范围的变化对TA21管材的工艺性能没有影响。

3 结 论

1. TA21具有很好的冷加工工艺适用性, ε值在17.5~38.9内, Q值在0.8~2.8范围内可获得组织稳定, 性能可靠的管材。

2. TA21管在试验范围内组织变化不大, 主要为等轴α少量细小的β相组织。

参考文献

[1] 　陈石卿译.　钛合金金相学[M].北京:国防工业出版社, 1986.287.

[2] 　《稀有金属材料加工手册》编写组.　稀有金属材料加工手册[M].北京:冶金工业出版社, 1984.656.

[3] 　沙家学, 李兴元, 储俊鹏.　TA15钛合金的普通退火[J].稀有金属, 2003, 27 (1) :213.

[4] 　周　伟, 杨莫丽, 于振涛, 等.　工业纯钛TA2的高温变形机制研究[J].稀有金属, 2003, 27 (6) :721.