Ti-6321钛合金大规格锻板工程化制备研究
发布时间:2017-05-12 06:27
作者:互联网
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Ti-6321
钛合金名义成分为Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo,是我国自主研发的高强高韧近α型
钛合金,具有
密度小、
强度高、无
磁、耐
腐蚀和加工性能好等优点。在
保证高强度的前提下,具有优异的冲击
韧性、断裂韧性、抗
应力腐蚀断裂、低周
疲劳和
焊接性能,常用于潜艇和海洋领域的各类承力构件,也可作为深潜器耐压球壳的优选材料。目前,关于Ti-6321合
金棒材、
板材和小
规格锻件的文献报道相对较多。科研人员首次开展了作为载人深潜器耐压球壳用新型Ti-6321钛合金大规格锻板的工程化制备研究,对所研制的大规格锻板在不同位置和不同方向的组织、性能进行分析,以推进材料在我国自主
生产的载人深潜器耐压球壳方面的应用。试验材料选用经三次真空自耗
电弧炉熔炼的Φ720mm规格Ti-6321钛合金
铸锭。在铸锭的头部和
底部分别横向切片,并按照要求取样,进行横向主要化学元素成分和相变点检测分析。铸锭采用45MN快锻机经过相变点以上高温开坯
锻造、相变点附近多火次反复镦拔锻造和两相区成形锻造,最终锻至1100mm×1400mm×1700mm的大规格锻板。对所生产的Ti-6321大规格锻板刨铣后进行100%超声波
探伤和着色渗透检验。然后在锻板上切取95mm×170mm×200mm规格的样块,在RX箱式
电阻炉按照970℃×2h,空冷的制度进行整体
热处理,然后在样块厚度方向的边部和心部分别按照横、纵向取样进行室温
拉伸、室温冲击、弹性模量和断裂韧性等性能
测试和金相检验。试验结果如下:(1)使用的Ti-6321合金铸锭头部和尾部横向化学成分均匀性良好,取样点的主元素极差均小于0.2%。相变点检测分析进一步表明,在Ti-6321合金铸锭底部横向切片上的心部、直径/4和边部处的相变点均为1000~1005℃,均匀性良好。(2)Ti-6321合金大规格锻板边部和心部的横、纵向室温拉伸性能数据差异很小,不同厚度和方向的抗拉强度和屈服强度极差为22.5MPa,
伸长率极差为3%,断面收缩率极差为7%,表明所研制的大规格锻板的室温拉伸性能各向异性很小,具有良好的均匀性。在冲击韧性方面,横向和纵向边部的冲击韧性均比心部处略高,但都能满足
项目要求。锻板不同厚度和方向的显微组织差异也较小。(3)所研制的Ti-6321合金大规格锻板在500℃的高温拉伸强度达到570MPa,屈服强度超过400MPa,伸长率19%,表明材料具有良好的高温拉伸性能,可在500℃的高温环境下保持较高的强度。Ti-6321大规格锻板的弹性模量值约为105GPa(纵向与横向平均值),与应用最为广泛的钛合金材料TC4(约110GPa)
合金相比略低。锻板的KIC值很高,达到130MPa•m1/2(纵向与横向平均值),比TC4(约80MPa•m1/2)合金的明显要高。锻板在105℃下的
冷弯性能、渗透检验结果均符合项目要求,探伤性能也良好。研究结果表明,当前国内已具备载人深潜器耐压球壳用新型T-i6321合金大规格锻板的加工和生产
能力,所研制的Ti-6321合金大规格锻板是一种理想的海洋和舰船用钛合金结构材料。(晓红)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。