分步拉伸变形对 TA15 合金超塑性的影响.pdf

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1、第43卷第7期稀有金属材料与工程Vo1．43．No．72014笠7月RAREMETAL～rERIALSANDENGINEERINGJuly2014分步拉伸变形对TA15合金超塑性的影响孙前江，王高潮(南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室，江西南昌330063)摘要：采用分步变形法对TA15合金在10kN高温电子拉伸试验机上进行了超塑性拉伸试验，研究了变形温度和预变形量对该合金超塑性性能及微观组织演变。结果表明：变形温度为850～950℃和预变形量为100％~200％时，TAI5合金呈现出良好的超塑性；变形温度为900℃和预变形量为150％时，该合金的超塑性能

2、最好，最大延伸率为1456％；变形温度为950℃时，该合金的超塑性能降低，延伸率仅为188％。TA15合金的微观组织状态显示：该合金在拉伸变形过程中微观组织保持等轴状，但是随着变形温度的升高，晶粒开始长大，变形温度越高，晶粒长大越显著。关键词：TA15合金；超塑性；分步拉伸；微观组织中图法分类号：TG146．23文献标识码：A文章编号：1002．185X(2014)07—1708．05TA15(Ti．6．5A1．2Zr．1Mo一1V)合金是一种高铝当量明等【l】通过高温超塑性拉伸试验，确定了TC6合金合理的近型钛合金，相应的俄罗斯牌号为BT20，相变温度的变形工艺参数。王

3、高潮等[15,1印对超塑性拉伸方法进行为970～990oC。该合金是中等强度的热强钛合金，具有了研究，提出了最大m值超塑性研究方法并取得了较好良好的塑性，在高温下具有很好的抗蠕变强度和持久强的研究成果，对Ti．6A1—4V~I]TC11合金进行超塑性拉伸时度，并具有优良的焊接性和热稳定性能。TA15合金主要获得了较高的延伸率。用于制造500℃以下长时间工作的结构零件、承力结构本研究通过高温超塑性拉伸试验研究了分步变形法件和一些温度较高、受力较复杂的重要结构零件，例如对TA15合金的超塑性能和微观组织演变的影响规律，为发动机的各种叶片、机匣、飞机的各种钣金件、大型壁该合金的

4、工程化应用以及为大型复杂航空结构件的精确板和隔框等[引。成形加工提供相关技术参数及试验依据。超塑性指金属材料在特定的条件下具有超乎寻常1实验的大变形能力，延伸率可达百分之几百甚至几千以上，其具有大变形、变形抗力小，抗颈缩能力强等特点[4I5】。实验用TA15合金由北京航空材料研究院提供，其钛合金超塑性成形技术是利用材料在超塑性状态下的化学成分列于表1，金相法测定其相变点为982℃。为优异变形性能而发展起来的一种新技术，为钛合金的进提高TA15合金的超塑性能，首先对供货态原材料在两一步应用提供了保证。近年来，采用超塑性成形工艺对相区进行了反复的锻造，通过大变形对其原始组织进

5、行钛合金进行加工已成为热门的研究方向_6]，钛合金处于细化，锻造前后的微观组织如图1所示。由图1a可知，超塑性状态时，其变形抗力小，流动性好，因此可以成TA15合金原始组织中含有大量粗条状相和细条状形复杂形状的零件，尤其适合航空、航天领域中复杂结相，而初生等轴相的含量较少，平均晶粒尺寸约为25构件的制造。目前国内外很多学者对钛合金超塑性技术¨m，这样的微观组织不利于超塑性变形；经过大变形锻进行了大量的研究，为降低钛合金的变形温度以及提高造后，粗大的条状cc相被破碎，并且发生动态再结晶使其变形速率，许多学者采用形变热处理[7，8]、剧烈塑性变其进一步细化和球化，因此在#基体

6、上出现了许多点状形。以及氢处理[121等方法对Ti．623Si以及Ti．6A1—4V的初生等轴o(晶粒，如图1b所示，细化后的微观组织中等合金进行了晶粒细化处理，研究发现经过细化后的钛主要由大量的初生等轴相和转变组织组成，0(晶粒合金在低温和高应变速率条件下获得了较高的延伸率。平均尺寸约为10I．tm。为使钛合金获得良好的超塑性能及变形工艺参数，熊爱拉伸试样加工成圆棒状，试样标距为15mm，直收稿日期：2013—07．05基金项目：国家自然科学基金(51075196)；南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室和航空材料热加工技术航空科技重点实验室基金(g~Oll

7、OlO02)作者简介：孙前江，男，1978年生，博士，讲师，南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌330063，电话：0791—83863032，Email：cruzesun@nchu．edu．cn·171O·稀有金属材料与工程第43卷情况如图6所示。分析图6的实验结果可知，当变形温∈∞∞Q扫∞亭0一度一定时，随预变形量的增加，延伸率逐渐增大；预变形量为150％时，延伸率达到最大值。随后预变形量继续增加时，延伸率又开始下降。为研究预变形量对TA15合金超塑性的影响，在变形温度为850℃时，试样分别采用恒速法拉伸至预变形量后立即