置氢TC16钛合金微观组织与变形行为-西北有色金属研究院.PDF

第46 卷 增刊1 稀有金属材料与工程 Vol.46, Suppl.1 2017 年 6 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING June 2017 置氢TC16 钛合金微观组织与变形行为 1,2 1,2,3 1,2,3 1,2,3 韩玉杰 ，王耀奇 ，侯红亮 ，徐严谨 (1. 北京航空制造工程研究所，北京 100024) (2. 塑性成形技术航空科技重点实验室，北京 100024) (3. 数字化塑性成形技术及装备北京市重点实验室，北京 100024) 摘 要：通过置氢处理得到不同氢含量的TC16 钛合金，采用连续升温法研究了氢含量对TC16 钛合金相转变温度的影 响，利用光学显微镜研究了置氢TC16 钛合金的微观组织，应用准静态压缩试验研究了置氢TC16 钛合金的变形行为， 通过磁脉冲冷镦试验研究了高应变速率下合金的变形行为。结果表明，TC16 钛合金相变温度随氢含量的增加而单调递 减，当氢含量达到 0.30%时 （质量分数，下同），相变温度大约下降 150 ℃；置氢TC16 钛合金微观组织发生变化，低 氢时出现了马氏体组织，高氢时主要由等轴β 相组织构成；置氢TC16 钛合金的变形速度敏感性增加，随着变形速度的 提高，其变形性能得到改善。在高应变速率条件下压缩变形极限大于 86%，通过冷镦试验制备了表面完好的托板螺母， 对变形行为进行了验证。 关键词：置氢处理；TC16 钛合金；显微组织；变形行为 + 中图法分类号：TG146.2 3 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2017)S1-051-05 钛及其合金具有比强度高、高温性能好、防腐蚀 径为M8 至M16 的紧固件，大大提高了生产效率。近 能力强、无毒以及良好的生物相容性等一系列优异特 年来国内学者针对静态变形行为做了一些研究工 [12] 性，在航空、航天、船舶、车辆工程、生物医学等领 作 ，但是针对动态变形行为未有研究。本工作系统 域得到广泛应用，如钛合金紧固件、壁板、叶片等， 研究了置氢处理对钛合金微观组织及静态、动态变形 [1,2] 被越来越多地用于飞机结构件 。随着钛合金及其复 行为的影响，揭示其变形机理。 合材料在飞机上用量的不断扩大，对钛合金紧固件的 [3] 1 实 验 需求也在不断增加 。其中TC16 钛合金是一种常规的 钛合金紧固件的原材料，该合金属于高强度钛合金， 本实验的材料为 TC16 合金棒材，其状态为退火 其不仅具有较高的力学性能，同时具有优异的冷镦性 态，退火制度为：750 ℃，保温2.0 h ，炉冷到550 ℃， 能，可实现冷镦成型，满足高效、连续、自动生产要 出炉空冷。TC 16 合金的微观组织如图 1 所示，化学成 求。目前，小直径的螺栓、螺钉和自锁螺母均采用冷 分如表 1 所示。 镦方法成型。但是针对零件的变形量大，成型条件苛 刻的钛合金紧固件（如托板螺母），现有的冷镦技术无 法满足成型要求，需要进行热镦成型。 钛合金热氢处理技术，作为改善钛合金加工性能