TC6合金耐磨板是一種綜合性能良好的馬氏體型Ti-Al-Mo-Cr-Fe-Si系的α+β兩相熱強(qiáng)鈦合金,其名義成分為Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si,α/β轉(zhuǎn)變溫度在960~1000℃之間。該合金除具有普通鈦合金比強(qiáng)度高、抗腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)外,還具有良好的室溫和高溫綜合力學(xué)性能,使用溫度可高達(dá)450℃,常被用于制造航空發(fā)動機(jī)葉片、渦輪盤等重要部件,也可以用于制造飛機(jī)的隔框、接頭等零件。國內(nèi)對TC6鈦合金鍛件、鑄件、管棒材等的加工工藝和性能優(yōu)化已做了大量的工作,而對于TC6合金耐磨板的研究較少,科研人員通過對TC6耐磨板冷軋加工過程的控制,確定了TC6耐磨板冷軋加工的基本工藝參數(shù),研究了TC6耐磨板的冷軋加工性能。
實(shí)驗(yàn)用TC6鈦合金鑄錠是經(jīng)真空自耗電弧爐三次熔煉得到,其β轉(zhuǎn)變溫度為975~985℃,具體化學(xué)成分為(wt.%):Al6.2,Mo2.5,Cr1.4,F(xiàn)e0.41,Si0.29,O0.10,Zr<0.01,C<0.01,N<0.01,Ti余量。實(shí)驗(yàn)用TC6鑄錠在β相區(qū)開坯,α+β兩相區(qū)鍛成板坯。板坯在β轉(zhuǎn)變溫度以上熱軋開坯,在α+β兩相區(qū)軋制到3.5mm,經(jīng)中間退火和酸洗后,進(jìn)行冷軋加工硬化實(shí)驗(yàn)。加工率每增加5%時,從板材頭部切200mm長實(shí)驗(yàn)料一塊,余下板材繼續(xù)軋制,如此反復(fù)軋制、取樣,直至板材出現(xiàn)邊裂或表面裂紋為止。然后將切下的不同加工變形量的200mm實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行測試,分別測試實(shí)驗(yàn)板的厚度、寬展、邊裂、組織和力學(xué)性能。
上述實(shí)驗(yàn)顯微組織在Axiovert200MAT光學(xué)顯微鏡上觀察,力學(xué)性能在Instron5885拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試。試驗(yàn)結(jié)果如下:
?。?)從耐磨板冷軋加工硬化曲線中可以發(fā)現(xiàn),抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨著加工率增加而增加,而延伸率逐漸下降,這主要是由于隨著冷軋加工率的增加,位錯密度增加,加工硬化加劇。當(dāng)加工率達(dá)到27%左右時,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度曲線趨于水平,說明進(jìn)入難變形階段。
?。?)TC6鈦合金耐磨板最大冷軋加工率可達(dá)到30.3%,此時材料的延伸率降至5.8%,觀察板材表面開始出現(xiàn)褶皺和浮凸,邊部出現(xiàn)裂紋。冷軋加工率達(dá)到30.3%時寬展量為20mm。
(3)TC6耐磨板冷軋加工率控制在25~27%時,既有利于冷軋加工,又可在成品退火后得到均勻再結(jié)晶組織。