Ti60合金熱變形行為及微觀組織

高溫鈦合金主要用于制造航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片、機(jī)盤和機(jī)匣等零部件，要求材料在工作條件下具有高的比強(qiáng)度、高溫蠕變抗力、疲勞強(qiáng)度及良好的組織穩(wěn)定性等。目前，高溫鈦合金的最高使用溫度為600℃，是大推重比航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。Ti60合金是我國自行開發(fā)的新型600℃高溫鈦合金，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和抗蠕變性能，但該合金成形溫度區(qū)間較窄，其變形抗力對變形溫度和應(yīng)變速率非常敏感，成形過程中局部容易過熱，致使微觀組織分布不均勻，導(dǎo)致了成形的復(fù)雜性?？蒲腥藛T在熱模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析了變形工藝參數(shù)對該合金流動應(yīng)力的影響規(guī)律，計(jì)算了不同變形條件下的應(yīng)變速率敏感因子，并對變形微觀組織進(jìn)行了觀察和分析，以期為高溫鈦合金的實(shí)際生產(chǎn)提供參考。

試驗(yàn)料取自Ti60軋環(huán)，成分為Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.35Si-0.85Nd，其（α+β）/β轉(zhuǎn)變溫度為1040℃。等溫恒應(yīng)變速率壓縮試驗(yàn)在ThermecmastorZ熱模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試樣采用感應(yīng)加熱，壓縮過程中閉環(huán)溫控系統(tǒng)的控溫精度為±1.0℃，自動采集流動應(yīng)力數(shù)據(jù)。試樣尺寸為Φ8mm×12mm，兩端加工有深度為0.2mm的凹槽，用以儲存玻璃潤滑劑。采用真空感應(yīng)加熱，升溫速率為10℃/s，升高至要求的溫度后保溫300s。壓縮溫度分別取920、950、980、1010、1040、1070和1100℃；應(yīng)變速率分別取10-3、10-2、10-1、1、10和70s-1；最大高度壓下率為50%，對應(yīng)的真應(yīng)變約為0.7。變形后的試樣立即噴氦氣冷卻。將變形試樣沿壓縮軸縱向切割，采用標(biāo)準(zhǔn)方法制備金相試樣后，使用體積比為1∶3∶6的HF、HNO3和H2O的混合酸腐蝕，并在XJP-6P光學(xué)顯微鏡上進(jìn)行微觀組織觀察。試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）Ti60合金在α+β兩相區(qū)變形，變形溫度較低、應(yīng)變速率較高時，易產(chǎn)生局部流動；應(yīng)變速率較低時，易發(fā)生動態(tài)球化。在β單相區(qū)，應(yīng)變速率較低時，易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶；應(yīng)變速率較高時，易造成機(jī)械失穩(wěn)。

（2）Ti60合金的流動應(yīng)力對變形溫度和應(yīng)變速率均較敏感。在變形溫度較高、應(yīng)變速率較低時，Ti60合金流動應(yīng)力曲線呈穩(wěn)態(tài)流動特征；在變形溫度較低、應(yīng)變速率較高時，呈流動軟化特征。

（3）在990～1030℃、0.001～0.01s-1區(qū)域和920～935℃、0.001～0.003s-1區(qū)域，為Ti60合金α+β兩相區(qū)變形時適宜的工藝參數(shù)范圍。在1070～1100℃、0.001～0.01s-1區(qū)域，為β鍛時適宜的工藝參數(shù)范圍。