TC11钛合金热旋压成形的组织及性能研究

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1、制造技术研究2015年2月第1期TC11钛合金热旋压成形的组织及性能研究孙海全倪林彧朱小兵肖晓青王学峰（上海航天动力技术研究所，上海201109）摘要：利用金相、X射线衍射、透射电镜及万能拉伸试验机等测试手段，研究了TC11钛合金热旋压成形的组织、物相、微观结构和力学性能。结果表明，热旋压变形后，TC11钛合金的洛氏硬度提高了27%，强度达到了1200MPa；热旋后TC11钛合金组织呈纤维状，α-Ti相晶粒折优取向由（101）晶面向（002）晶面转变，β相被次生α相隔断，呈不连续形貌，β转组织有小长宽比的α柱条，次生α相及颗粒物弥散分布在TC11钛合金的基体组织中。

2、热旋压变形后的这种微观组织结构，使TC11钛合金在宏观上表现出强度和塑性良好的综合力学性能。关键词：热旋压；TC11钛合金；显微组织；力学性能StudyonMicrostructureandMechanicalPropertiesofHot-spinningTC11TitaniumAlloySunHaiquanNiLinyuZhuXiaobingXiaoXiaoqingWangXuefeng(ShanghaiSpacePropulsionTechnologyResearchInstitute,Shanghai201109)Abstract：Themicrostruc

3、tureandmechanicalpropertiesofTC11titaniumalloyafterhot-spinningareinvestigatedbyopticalmicroscope,X-Raydiffraction,transmissionelectronicmicroscopeandtensiletestingmachine.TheresultsshowthatthehardnessofTC11titaniumalloyincreases27%,thestrengthreaches1200MPa,thegrainsarestretchedwithth

4、eaxialfeeddirectionandarestavedalongwiththeradialdirection,andtheoptimalorientationofα-Tiorganizationtransfersfrom(101)crystalindicesto(002)afterhot-spinningdeformation.SEMandTEMobservedthatβ-Tiisseparatedbysecondaryα-Ti,showingadiscontinuousmorphology,andsmalllength-widthratioα-Ticolu

5、mnexistedinβ-Tishiftorganization.Thesecondaryα-TiandparticlesaredispersedintheTC11titaniumalloymatrixorganization,andthemicrostructuremakesthestrengthandplasticityofTC11titaniumalloyagoodcomprehensiveperformanceinmacroscopic.Keywords：hot-spinningdeformation；TC11titaniumalloy；microstruc

6、ture；mechanicalproperties1引言形，而航天类零件对尺寸精度和组织性能要求非常高。为了满足尺寸和性能方面的要求，热强力旋压技术在TC11钛合金具有重量轻、比强度高、耐热和耐钛合金的薄壁壳体成形中得到越来越多的应用。史科[4]蚀等特性，在500℃下有很好的高温性能和优异的工等研究了TC11合金高温变形行为，在低温两相区[1，2]艺性、热稳定性，在航空、航天、兵器等薄壁壳（850℃），TC11钛合金体现典型的动态再结晶特征，[3]体零件的结构轻量化需求中有着广泛的应用前景，应力先随应变的增加而增加，达到峰值后开始下降，[5]是未来导弹发动机壳体的备

7、选材料。应变速率越高，下降的幅度越明显。徐文臣等采用热钛合金是航空、航天、兵器等薄壁壳体零件的理旋成形技术成功地旋制出了质量良好的BT20钛合金想材料，但其室温塑性性能比较差，很难在室温下成大型薄壁筒形件，并研究了钛合金热旋过程中出现的作者简介：孙海全（1984-），硕士，材料工程专业；研究方向：旋压成型。收稿日期：2015-01-0932制造技术研究航天制造技术典型缺陷进行形成机理和控制方法。钛合金的室温塑实验用设备为三旋轮强力旋压机，采用芯模整体性性能差，且对裂纹敏感，这些难变形的特性决定了电加热和喷枪火焰局部加热的方式，芯模电加热系统钛合金冷旋压成形的可行