中國(guó)廣泛使用的損傷容限高強(qiáng)
鈦合金TC21的強(qiáng)度級(jí)別在1100MPa左右，因此，基于6機(jī)高減重、高性能的目標(biāo)，研究并發(fā)展Ti-5553合金成為我國(guó)當(dāng)前結(jié)構(gòu)鈦合金領(lǐng)域的重要方向之一，似目前僅有對(duì)Ti-5553合金的改進(jìn)型Ti-55531合金50kg小規(guī)格鑄錠的組織性能進(jìn)行了公開(kāi)報(bào)道，關(guān)于大規(guī)格鑄錠、棒W和鍛件工藝及組織?性能關(guān)系的研究較少。為此，本實(shí)驗(yàn)圍繞Ti-5553大規(guī)格棒材的試制，采用正交試驗(yàn)方法研究Ti-5553合金典型熱處理工藝與微觀組織及基本力學(xué)性能的關(guān)系，期望能為該介金熱處理工藝改進(jìn)及應(yīng)用研究提供幫助。
1.BASCA和STA兩種熱處理制度對(duì)Ti-5553鈦合金組織和性能影響顯著，BASCA處理的組織具有優(yōu)異的損傷容限性能，而STA處理的組織具有較好的強(qiáng)度和塑性匹配。
2.Ti-5553鈦合金人規(guī)格棒W在BASCA熱處埋制度K為典荊的魏氏組織特征，其斷裂韌性可達(dá)87.3MPam,/2,同時(shí)其強(qiáng)度能維持在1100MPa水平。
3.Ti-5553鈦合金大規(guī)格棒材在近相區(qū)固溶并在合理的溫度時(shí)效處理后，其強(qiáng)度受固溶溫度的影響敁人，時(shí)效溫度次之，受時(shí)效時(shí)間的影響最小。Ti-5553合金在820°C固溶后M示出了優(yōu)異的力學(xué)性能，隨后580°C時(shí)效時(shí)其:最高強(qiáng)度可達(dá)420MPa；620°C時(shí)效時(shí)表現(xiàn)出了域佳的綜合性能，W:強(qiáng)度高達(dá)1320MPa,延伸率達(dá)到8%,斷裂韌性值為68.5MPam,/2。
隨著航空工業(yè)發(fā)展，迫切需要高結(jié)構(gòu)效益的
鈦板合金材料，因此高強(qiáng)高韌成為鈦合金發(fā)展的主要方向之一。BTi6554合金是我國(guó)自主研制開(kāi)發(fā)的一種新型β型高強(qiáng)高韌鈦合金，其強(qiáng)韌性匹配優(yōu)于Til023及BT22，是一種高結(jié)構(gòu)效益鈦合金，為宇航、兵器、艦船等行業(yè)結(jié)構(gòu)件用材的優(yōu)良材料，已先后提供航天緊固件、兵器某彈戰(zhàn)斗部、海底電纜管道、裝甲板、一級(jí)方程式賽車(chē)彈簧等不同行業(yè)試驗(yàn)用料。近β型鈦合金不僅具有島強(qiáng)、高韌、良好的淬透性及優(yōu)異的抗疲勞性能等特點(diǎn)，而且通過(guò)熱處埋工藝優(yōu)化吋以人范圍調(diào)整材料的力學(xué)性能，不僅在人甩飛機(jī)起落架部位已得到大貴應(yīng)用，而且在機(jī)身、機(jī)艙和機(jī)與等部位也有廣泛的應(yīng)用前景。弓Ti-1023、VT22相比，Ti-5553鈦合僉具有更高的強(qiáng)度和強(qiáng)韌性匹配,成為波音、空客電點(diǎn)發(fā)展并推廣應(yīng)用的鈦合金之一。因此，歐美各國(guó)圍繞Ti-5553鈦合金相變、熱處理工藝及組織演變規(guī)律、組織-性能關(guān)系及熱加工工藝等方面幵展了人量的研究工作，結(jié)果表明Ti-5553人艱鍛件的強(qiáng)度可達(dá)1300MPa以上，同時(shí)其延伸率低于6%。
采用力航鈦業(yè)有限公司真空自耗電弧爐經(jīng)3次熔煉鑄錠，化學(xué)成分符合表1要求。整個(gè)試制過(guò)程在萬(wàn)噸壓機(jī)生產(chǎn)線進(jìn)行，鑄錠開(kāi)坯及中間鍛造在1000~1200°C范圍加熱，采用鑄錠鐓拔工藝以保證相變點(diǎn)上有足夠變形，成品鍛造在相變點(diǎn)以下30C加熱，經(jīng)70%變形量得到0250mm成品棒材后取樣，對(duì)試樣進(jìn)行3種不同熱處理制度處理后得到3種不同組織及性能。結(jié)合BTi6554鈦合金前期的試驗(yàn)結(jié)果。采用合理鍛造工藝，可以得到均勻兩相區(qū)加工組織250mmBTi6554
鈦合金棒，選擇合適熱處理制度可得到綜合性能良好棒材，870~920C/30min，AC+580C/l0h，AC是“雙一百”最佳的熱處理溫度范圍。920C/30min，AC+540C/l0h，AC制度下性能能滿足指標(biāo)2的要求。通過(guò)采用BTi6554鈦合金鑄錠經(jīng)萬(wàn)噸油壓機(jī)和25MN快鍛機(jī)進(jìn)行開(kāi)坯和成品鍛造，研制出BTi6554鈦合金4250mm大規(guī)格
鈦棒。通過(guò)對(duì)該規(guī)格棒材進(jìn)行3種不同熱處理方案進(jìn)行熱處理，并通過(guò)對(duì)3種方案所得組織性能的對(duì)比分析研究，從而找到生產(chǎn)BTi-6554鈦合金的50mm大規(guī)格棒材合理可行的熱處理工藝。
