鈦合金密度低、高溫性能好,在航空發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管道上已得到廣泛應(yīng)用。近年來,許多科研工作者都報(bào)道了
鈦合金中加入微量的B(≤0.5%,質(zhì)量分?jǐn)?shù))對該合金拉伸性能的影響。研究結(jié)果表明,在鈦合金中加入微量的B元素以后,可在不降低室溫塑性的情況下提高強(qiáng)度。現(xiàn)已有許多關(guān)于先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、葉片、外殼應(yīng)用了加入0.2% B改性的近α 型Time
tal 834鈦合金的報(bào)道。加B改性的Time
tal 834鈦合金較基體合金在塑性基本不變的情況下,室溫強(qiáng)度及600 ℃的高溫強(qiáng)度更高。航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤是發(fā)動(dòng)機(jī)的大部件,工作溫度區(qū)間較寬,因此除研究B改性Time
tal 834鈦合金在最高服役溫度600 ℃下的性能外,了解其在400〖KG-1.3mm〗~〖KG-0.5mm〗500 ℃中溫范圍內(nèi)的性能也是非常重要的。
印度學(xué)者Kartik Prasas等人研究了加B 改性Timetal 834鈦合金在400〖KG-2mm〗~500 ℃的中溫拉伸性能。實(shí)驗(yàn)材料中Ti、Al、Zr、Sn、Si和B采用純金屬形式加入,Mo和Nb分別采用MoAl和NbAl中間合金的形式加入。〖JP2〗未添加B和添加B的Timetal 834鈦合金鑄錠均先在1 100 ℃〖JP〗鍛造成32 mm厚的板坯。從板坯上截取多個(gè)小試樣,分別在975~1 105 ℃之間固溶處理2 h后水淬〖JP2〗。用光學(xué)顯微鏡觀察不同溫度固溶處理試樣的顯微組織,通過淬火組織中初始α開始消失來判定合金的β轉(zhuǎn)變溫度。所測加B改性合金的β轉(zhuǎn)變溫度(βT)為1 075 ℃±3 ℃,原始合金的β轉(zhuǎn)變溫度為1 045℃±3 ℃。這與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果相一致,即加B改性會(huì)提高合金的相變點(diǎn)。兩種板坯均在β相變點(diǎn)以下25 ℃,即α/β兩相區(qū)內(nèi)軋制成16 mm厚〖JP3〗成品板材。從成品板材上取樣進(jìn)行熱處理,熱處理工藝為1 100 ℃〖JP〗×2 h,爐冷+(βT -20)℃×2 h,油冷+700 ℃×2h,空冷。采用掃描電鏡和透射電鏡觀察組織,對比B對α片層尺寸的影響。400~500 ℃范圍內(nèi),每25 ℃為一組,進(jìn)行試樣的拉伸性能測試(應(yīng)變速率設(shè)定為67×10-4s-1)。此外,〖JP2〗450 ℃拉伸試樣還在10-5s-1至10-2s-1之間選取4種應(yīng)變速率來測試其拉伸性能。拉伸試樣標(biāo)距25 mm,每個(gè)實(shí)驗(yàn)測試3個(gè)試樣。實(shí)驗(yàn)采用K型熱電偶測試?yán)煸嚇拥臏囟龋愿邷匾煊?jì)記錄拉伸過程的應(yīng)變。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:加B改性的Timetal 834鈦合金組織與原始合金組織無論α片層厚度、初始的拉長α體積分?jǐn)?shù)及原始β晶粒尺寸都非常相近;加B改性的Timetal 834鈦合金在400~500 ℃之間具有更高的極限抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度,伸長率僅略有降低;加B改性的Timetal 834鈦合金和原始合金具有相同的動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效溫度區(qū)間。
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