稀有金属 2001,(05),398-400 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2001.05.020

β21S钛合金工艺塑性图

叶文君

北京有色金属研究总院!北京100088,北京有色金属研究总院!北京100088

摘 要：

主要研究了 β2 1S钛合金的工艺塑性图 , 制定了该合金的锻造工艺参数。通过该合金的工艺塑性图 , 确定变形温度为 75 0～ 10 5 0℃ , 最大变形量为 75 %～ 80 % , 终锻温度为 70 0℃。从合金的工艺塑性角度来看 , 以上数据是合理的

关键词：

β21S钛合金;工艺塑性;工艺参数;

中图分类号： TG146.23

收稿日期：2000-11-27

Graph of Hot-working Plasticity of β21S Titanium Alloy

Abstract：

In order to determine the forging parameters of β21S titanium alloy, the hot working plasticity of β21S alloy was studied. The test results show that the optimal forging temperature of this alloy is in the range of 750℃～1050℃, and the maximum forging reduction is up to 75%～80% Key Words: β21S titanium alloy, Hot working plasticity, Forging parameters Chemistry, Yunnan University, Kunming 650091) Abstract Using an available compound 3 pentanone (1) as starting material, the key intermediate compound 4, 6 dimethyl 3, 7 nonandione (5) was synthesized through the addition elimination of silylenol ether and Michael addition of α methylene 3 pentanone (4) with silylenol ether (2) . In the presence of chiral reagent 6 β phenyl amino 3 β, 5α chlorestandiol (7) , compound (5) was reduced by KBH 4 directly to give Tobacco Beetle Pheromone (7S) (-) 4, 6 dimethyl 7 hydroxyl 3 nonanone (6) . 25 D=-35 87° ( c =0 23, CHCl 3) , overall yield 23 9%.

Keyword：

tobacco beetle pheromone; serricornin; stereoselective synthesis;

Received： 2000-11-27

β21S 钛合金的名义成分为 Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si, 是一种超高强度新型亚稳β型钛合金, 该合金具有优良的强度-塑性-韧性综合性能, 而且具有优良的冷热加工性能, 可轧成薄材和箔材。同时该合金具有良好的高温性能、抗氧化性能和抗腐蚀性能, 在国外得到广泛的应用。本文主要研究如何在该合金锻造加工过程中, 要创造有利的变形条件, 充分利用该合金的塑性, 耗费最小能量, 以达到最佳的经济效益。需要研究β21S 钛合金的工艺塑性图, 为制定该合金的锻造工艺参数提供依据。

1 实验

实验用的材料是Φ 16 mm 轧制棒材, 其显微组织为 α+β相, 详见图1, 并用金相法测定的该合金的相转变温度为 815℃。将 Φ16 mm 轧棒加工成标准拉伸样品, 冲击样品为 Φ 8 mm×12 mm 圆柱体, 然后在材料试验机上进行高温拉伸, 在冲击试验机上进行冲击试验, 在热模拟试验机上进行热规模试验。试验后的高温拉伸样品, 通过光学显微镜观察和照相, 测出该合金在不同温度下的晶粒尺寸。

2 实验结果与分析

采用标准拉伸试样在材料试验机上进行拉伸, 试验温度在 650～1150℃之间, 拉伸速度在屈服前为 0.7～1.0 mm/min, 屈服后为 2.5～3.0 mm/min, 测得抗拉强度 σ_b、延伸率 δ₅ 和断面收缩率 ψ, 绘制出σ_b、δ₅、ψ与温度 t之间的关系曲线 ^[1] 示于图2。

图1 合金轧棒显微组织

Fig.1 Microstructure of β21S alloy rolled bar

由图2可知, δ₅ 值在 850℃ 时最高, 为 430%, 此时, ψ 为 100%, σ_b为 58 MPa, 随着试验温度的降低, δ₅ 急剧地降低, 而σ_b 急剧地升高。当试验温度升高到 950℃, δ₅ 大幅度降低, 到 1050℃时, δ₅仍然提高, 而 σ_b 缓慢地降低。

标准冲击试样在冲击试验机上进行实验, 试验温度在 650～1050℃, 摆锤冲击速度为 4.5～4.0 m/s, 测出了冲击韧性 a_ku值, 绘制出a_ku 与 t 之间的关系曲线示于图3, 可知 a_ku值在 750℃时最大。

图2 σb、δ5、ψ与试验温度t之间的关系曲线

Fig.2 Relationship betweenσ_b、δ₅、ψand test temperature

图3 ak与试验温度t之间的关系曲线

Fig.3 Relationship between a_kuand test temperature t

采用 Φ8 mm×12 mm 圆柱形样品, 在热模拟试验机上进行镦粗试验, 当试样侧面出现第一条用肉眼看得见的裂纹时, 此时的变形量为塑性指标。试验温度在 650～1150℃, 由于热模拟试验机的局限性, 变形速率选用 10^-2s^-1 和10s^-1, 得出ε (变形量) 与t (温度) 之间的关系曲线示于图4。可知, 变形速率为 10^-2s^-1、试验温度为 850～1050℃时, ε值最高为 80%;变形速率为 10s^-1, 试验温度为 850～1150℃时, ε值最高为 75%。随着试验温度的降低, 变形量降低, 随着试验温度的升高, 变形量也降低。同时要考虑合金在加热时, 晶粒尺寸是随着试验温度升高而增大。由图5晶粒尺寸与试验温度之间的关系曲线, 得知试验温度在 800～950℃之间, 晶粒增大较缓慢, 试验温度超过 1050℃时, 晶粒增大很剧烈。虽然到达高温时, 可锻性很高, 加工容易, 但制成的产品由于晶粒粗大, 力学性能很差。通过以上讨论, 变形加热温度选 750～1050℃, 变形量最高为 75%～80%, 终锻温度为 750℃, 从该合金的工艺塑性角度来看, 是合理的。

图4 变形量与试验温度之间的关系曲线 变形速率:1—10 s-1;2—10-2s-1

Fig.4 Relationship between ε and test temperature

图5 晶粒尺寸与试验温度之间的关系曲线

Fig.5 Relationship between grain size and test temperature

为了准确地确定该合金的变形加热温度范围、变形量和终锻温度, 仅有合金的工艺塑性图是不够的。因为合金的加工, 不仅要保证顺利地实现成型过程, 还必须满足合金的显微组织和性能方面的要求。因此, 必须在生产条件下, 进行压力加工试验, 并进一步研究合金加工工艺与组织和性能之间的关系, 才能确定合理可行的锻造工艺参数 ^[2] 。

3 结论

1.从 σ_b, δ₅, ψ 与t 之间的关系曲线中得知 δ₅ 值在 850℃时最高为 430%, 该合金在 750～1150℃ 范围内均出现超塑性。

2.从 a_ku与t之间的关系曲线得知 α_ku值在 750℃时最大。

3.从ε与t 之间的关系曲线得知变形速率为 10^-2s^-1, 试验温度为 850～1050℃时, 变形量ε值最高为 80%;变形速率为 10s^-1, 试验温度为 850～1150℃时, ε值最高为 75%。

4.β21S 钛合金变形加热温度为 750～1050℃, 最大变形量为 75%～80%, 终锻温度为 750℃。

参考文献

[1] 　RosenbergHW , 见:航空航天部621、601所和宝鸡有色金属加工厂β钛合金文集, 1988:19

[2] 　UpadhyayaD , BlackketterDM , SuryanarayayaCetal.Ti tanium′92ScienceandTechnology, Saoliago, USA .1993, 447