st合金(合金股份000633)

旋压是将金属板坯改变为空心形状的一种金属变形进程。因为旋压工艺具有成形力小、工装简略、资料利用率高、出产成本低、机械功能好等优势，旋压工艺越来越多地使用于航空、航天、兵器、轿车等职业。Ti2AlNb合金锥体部件作为一种优秀的高温用轻合金，可用于航空发动机进气道等部位。典型的Ti2AlNb基合金由O相(Ti2AlNb,Cmcm对称结构)、bcc B2相(有序Pm3m对称结构)/β相(无序结构)和hcp α2相(Ti3Al, DO19 P63/mmc对称结构)组成。Ti2AlNb基合金的运用温度为600-750℃，与Ni基合金附近，但密度比Ni基高温合金低1/3。但是，Ti2AlNb基合金在热加工进程中，其相组成、晶粒描摹和晶粒尺度的演化适当杂乱，Ti2AlNb基合金在室温下的低延展性和较差的成形性约束了其在工业上的广泛使用。关于难变形资料轴对称空心件，热旋压是进步其成形功能和力学功能的有用成形工艺，而Ti2AlNb合金的自旋成形迄今尚无文献报导。

哈尔滨工业大学的研讨人员探讨了Ti2AlNb合金的多道次剪切旋压工艺，并规划了三种热处理计划调理安排和力学功能。剖析了Ti2AlNb基合金在剪切旋压和热处理进程中的安排演化及其对力学功能的影响。相关论文以题为“Process design and microstructure-property evolution during shear spinning of Ti2AlNb-based alloy”宣布在Journal of Materials Science & Technology。

论文链接：

doi.org/10.1016/j.jmst.2021.05.065

质料Ti2AlNb合金板材成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo (at.%)，直径为150mm。在950±30℃下进行旋压试验。选用三种不同的计划进行两道次剪切旋压和后处理，不同处理工艺如下所示。

表1 热处理计划及显微安排结构

计划

热处理工艺

显微安排

H1

960℃/2h AC

B2+初生O+初生α2

H2

960℃/2h AC+820℃/12h FC

B2+初生O+针状O+很多球化α2

H3

960℃/2h AC+850℃/12h FC

B2+初生O+针状O+很多球化α2

研讨发现榜首、二道次旋压后(SP1和SP2)的显微安排主要由B2+剩余α2相组成。SP1和SP2的B2相含量别离为95%和91%，SP1的B2相在榜首道次旋压后伸长至200μm，宽度为30μm，第二道次旋压后进一步缩小至10μm。因为粗条状B2相滑移鸿沟缺乏，SP1和SP2的延伸率别离从650℃时的18.3%降至8.9%和12.5%，而SP1和SP2工件的抗拉强度别离增加到1163 MPa和932MPa，高于650℃时的782 MPa。两道次剪切旋压B2相织构演化为：<111>//ND→<001>//ND&<111>//ND→<001>//ND，对应于AR→SP1→SP2。

图

1 (a)剪切旋压示意图; (b) 2道次剪切旋压进程示意图; (c) Ti2AlNb合金剪切旋压; (d)旋压取样方位示意图

图2 原始Ti2AlNb合金安排图、BSE图、TEM图和衍射图

图3 不同滑移系下RD中B2相的Schmid要素包含{110}<001>;{110}<111>; {112}<111>

图4 不同滑移系统下ND中B2相的Schmid因子包含{110}<001>;{110}<111>; {112}<111>

为了满意后续道次剪切旋压的要求，对SP1试样进行了H3处理。在900℃时，SP1-H3的延伸率到达72.1%，安排为B2+粗大的初生O+针状O+很多球化的α2相。依据运用要求，确认H1热处理计划为960℃/2h的优化工艺，可使旋压工件在650℃取得杰出的归纳力学功能，安排为B2+初生O+少数沿晶初生α2相。SP2-H1试件的抗弯强度和延伸率别离为934 MPa和15.1%。

因为初生件中存在很多粗大且改变不充分的B2相，导致Ti2AlNb合金在高温(>900℃)下的热加工功能较差，难以实现不经道次间热处理的接连多道次剪切旋压工艺。为了进步Ti2AlNb合金多道次旋压工艺的可旋性，在多道次剪切旋压进程中，应选用960℃/2h+850℃/12h的H3计划作为道次间热处理工艺。本文为Ti2AlNb合金轴对称空心件的热成形和使用供给了有用辅导。（文：破风）

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