热连轧Ti-6Al-4V合金的蠕变性能及影响因素

热连轧Ti-6Al-4V合金的蠕变性能及影响因素因为优良的比强度和抗腐蚀能力，钛合金已经广泛应用于宇航工业，例如发动机风扇、压气机盘以及轴承件。传统的钛合金生产工艺包括真空冶炼钛锭，然后等温锻和热处理。热压和热处理对钛合金的显微组织及其拉伸性能的影响已有研究，但是，复杂的生产工艺和高的生产成本限制了钛合金的应用。为了降低生产成本和实现连铸工业生产，热连轧技术是生产钛合金的一种新方法。钛合金可以通过不同的热处理制度获得不同的显微组织和蠕变性能，当钛合金在低于β相转变温度下固溶处理时，获得等轴α相和“编筐式”组织共存的显微组织，这种组织具有较好的塑性和抗蠕变性能。当钛合金在高于β相转变温度下固溶处理时，合金的抗蠕变性能明显提高。因为合金的蠕变性能与其显微组织和变形机理有关，合金的抗蠕变性能可以根据变形机理来评定。因此，弄清楚蠕变性能和显微组织及变形机理之间的关系至关重要，它可以为设计合金成分和制订热处理制度提供理论基础。但是，钛合金在蠕变过程中的变形机理尚未被掌握。研究人员采用热连轧技术生产Ti-6Al-4V合金，通过不同热处理制度研究合金的蠕变特性并测定其蠕变性能，分析蠕变过程中合金的变形机理。Ti-6Al-4V合金经真空感应熔炼和真空电渣重熔三次，然后将钛锭在1100～1150℃温度范围内热连轧成Φ50mm的圆棒。每根棒分别在940、980及1000℃固溶处理，480℃时效24h，炉冷，机加工成规定尺寸的试样，在GWT504模拟蠕变试验机上进行单向恒载拉伸试验。试验结果表明，热连轧合金在低于β相转变温度下固溶处理后的显微组织为过饱和等轴α相和“编筐式”组织，“编筐式”组织的量随固溶温度升高而增加，1000℃固溶处理后均为“编筐式”组织。在575MPa作用应力、420℃条件下，与940℃固溶处理的合金相比，1000℃固溶处理的合金的应变速率低，蠕变寿命长。在作用应力和试验温度范围内，合金的蠕变激活能为249.8kJ/mol。蠕变过程中热连轧合金的变形机理是在具有密排六方组织的α相内激活了双取向的位错滑移，940℃固溶处理合金的变形特点是在α相的棱锥面上激活了波浪状位错。1000℃固溶处理合金的变形特点是在具有体心立方组织的β相内激活了多个位错滑移，体积分数高且富集V的β相可以强化抗蠕变性能，而其原因是该状态合金的应变速率低、蠕变寿命长所致。（晓红）本文来源锌钢栅栏: