鈦合金是當代先進飛機和航空發(fā)動機的重要結(jié)構(gòu)材料之一,要有效提高航空發(fā)動機和火箭的推重比,必須使用高比強度耐熱
鈦合金。目前,國內(nèi)普遍使用的TC4、TC6、TC11等鈦合金,其最高使用溫度一般都不超過450℃,此類鈦合金的高溫性能已難以滿足當前發(fā)動機的使用要求。
BT25鈦合金屬于Ti-Al-Zr-Sn-Mo-W-Si系馬氏體α+β型變形熱強鈦合金,由于合金元素中含有高熔點的
鎢,大大提高了該鈦合金的熱強性,從而有效提高了該合金的使用溫度(最高550℃)和工作壽命。據(jù)報道,BT25合金在500℃的工作時間可達6000h,在550℃可達3000h。因此BT25是發(fā)動機用熱強鈦合金的理想材料。BT25合金制造的半成品有鍛件、模鍛件、棒材等。目前國內(nèi)對BT25鈦合金的公開報道大多集中在BT25的冶煉和棒材制備等方面。科研人員研究了退火溫度對BT25鈦合金組織與性能的影響,為獲得良好綜合性能提供參考。
采用軋制棒材對退火工藝進行研究。材料規(guī)格為Φ16.5mm,化學(xué)成分(wt%)為6.2~7.2Al、1.5~2.5Mo、0.8~2.5Zr、0.8~2.5Sn、0.5~1.5W、0.10~0.25Si,余量為Ti。利用金相法測得此合金的α+β/β轉(zhuǎn)變溫度為1010~1020℃,在轉(zhuǎn)變溫度附近分別進行兩相和單相退火。用4XB-TV型金相顯微鏡觀察熱處理前后合金的微觀組織,用WDW-50微機控制電子式萬能試驗機測試拉伸性能。
BT25鈦合金既可以采用單一退火也可以采用雙重退火。單一退火是把合金加熱到適當溫度保溫一定時間后冷卻;而雙重退火則是先將合金加熱到適當溫度(簡稱為“第1退火溫度”)保溫一定時間冷卻后再重新加熱到一定溫度(簡稱為“第2退火溫度”)保溫一定時間后冷卻。研究結(jié)果如下:
(1)雙重退火具有一定強化作用,室溫和高溫強度都高于單一退火,但塑性略差。
(2)雙重退火時,隨著第1退火溫度的提高,初生等軸α相顆粒逐漸增大,含量減少,次生α相增多增大。合金的強度降低,塑性及韌性提高。
(3)雙重退火時,隨著第2退火溫度的升高等軸α相尺寸稍有增大,球化程度進一步提高,次生α片層也更加粗大。合金強度、塑性及韌性變化不大,高溫性能穩(wěn)定。
(4)BT25鈦合金采用940~980℃×1h,空冷+530~560℃×6h,空冷的雙重退火工藝可以獲得較佳的顯微組織和良好的綜合性能,能充分發(fā)揮該合金的熱強性潛力。
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