TC2钛合金管材挤压工艺

第 22 卷 第 3 期 Vol.22 No.3 2005 年 5 月 May 2005 收稿日期：2004-11-03 作者简介：羊玉兰（1968-），女，高级工程师，主要从事钛及钛合金生产技术的管理工作，电话：0917-3382108， E-mail:myjwjw@yahoo.com.cn。 TC2钛合金管材挤压工艺 羊玉兰, 佟学文, 杨陇林 （宝鸡钛业股份有限公司，陕西 宝鸡 721014） 摘 要：研究了化学成分、挤压温度、挤压比、退火温度对 TC2 钛合金管材挤压成形、组织性能的影响。掌握 了该合金热加工变形的特点，确定了合理的工艺路线及参数，研制的产品组织性能、表面质量及尺寸精度优良， 满足相关技术标准的要求。 关键词：TC2; 挤压管材; 工艺; 组织性能 TC2 是一种 α+β 型钛合金，化学成分为 Ti-4Al-1.5Mn，属中强钛合金，具有良好的可焊性， 主要用作连接管路。该合金变形能力较差，压力加 工成形较困难。在我国，该牌号钛合金的熔炼、锻 造、棒材、板材加工技术已趋成熟，但管材加工仍 属空白。针对该合金的特点，采用了挤压后机加的 方法生产热加工管材。重点对化学成分、挤压温度、 挤压比、退火温度对管材挤压成形、组织性能等的 影响进行了研究，确定了合理的工艺参数，研制的 管材表面质量、组织性能及尺寸精度完全满足相关 标准要求。 1 试验方法 1.1 坯料规格及成分 规格：Ф200 mm 及 Ф100 mm 锻棒。 化学成分：1# Al，Mn 含量处于标准上限； 2# Al，Mn 含量处于标准中限； 3# Al，Mn 含量处于标准下限 3 种成分锻棒的杂质元素含量均严格控制在 较低值。 1.2 工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 1）工艺路线： 锻棒→车皮钻孔→加热→挤压→退火→机加工 →成品； 2）主要设备：3 150 t 等挤压机； 3）主要工艺参数： 挤压温度：700 ~890℃ ℃； 挤压比：6~20； 退火温度：550 ~900℃ ℃。 2 试验结果与讨论 2.1 挤压温度对组织性能的影响 在同一化学成分、挤压比不变的情况下，设计 了 3 种挤压温度，其 R 态显微组织如图 1 所示，力 学性能见图 2。 图 1 不同挤压温度挤压管纵向显微组织(×200) (a) 700℃; (b) 800℃; (c) 890℃ a b c 第 3 期 羊玉兰等： TC2 钛合金管材挤压工艺 23 图 2 挤压温度对挤压管室温力学性能的影响 由图 1 及图 2 可见，随挤压温度的升高，强度 虽略有降低、塑性略有升高，但变化幅度很小，即 在该挤压温度范围内，室温力学性能随挤压过程的 动态再结晶而趋于一致。 2.2 挤压比对挤压管（R态）性能的影响 在挤压温度不变的情况下，设计了 3 种挤压比。 同一化学成分、挤压温度，不同挤压比挤压管室温 力学性能见表 1。 表 1 不同挤压比挤压管的室温力学性能 注：A，B，C 挤压比递增。 由表 1 可见，当挤压比较小时，随挤压比的增 大，R 态室温强度略有增加，塑性略有降低，但变 化不大。当挤压变形增加到一定程度时，由于变形 热效应较大，动态再结晶较充分，室温拉伸强度较 挤压比小者低，塑性无明显变化。 R 态室温延伸率仍维持在 16%以上，断面收缩 率大于 35%，说明热挤压态组织仍具有相当的塑性。 2.3 退火温度对挤压管材组织性能的影响 挤压比为 A 的挤压管进行 600 ~900℃ ℃退火温 度后，挤压管材纵向显微组织见图 3，室温拉伸性 能见图 4。 图 3 不同退火温度下管材纵向金相组织（×200） (a) R态; (b) 700℃; (c) 800℃; (d) 900℃ 图 4 退火温度对挤压管材室温力学性能的影响 由图 4 可见，热加工态下已存在形核晶粒，随 着退火温度的升高，再结晶程度愈加完全。800℃～ 900℃下退火已产生完全再结晶，挤压比大者其组织 比挤压比小者细小均匀。 随退火温度的升高，强度逐渐下降，塑性逐渐 提高。800℃～900℃间，强度基本趋于稳定，塑性 略有提高，处于一个组织性能稳定区，且在此温度 区间内退火，室温力学性能均满足标准要求。 2.4 化学成分对挤压制品力学性能的影响 相同挤压比、挤压温度、退火 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ，不同化学 成分的挤压管材的力学性能见表 2。 λ σb / MPa σ0.2 / MPa δ5 / % Ψ / % 810 655 18 38 A 815 660 20 39 835 680 16 36 B 830 680 18 36 785 620 19 37 C 775 615 20 38 700 800 890 1000 800 600 400 200 0 δ0.2 100 80 60 40 20 0 延 伸 率 /% 强 度 /M Pa ψ δ5 δb 挤压温度/℃ 600 650 700 750 800 50 40 30 20 10 0 1000 800 600 400 200 0 强 度 /M Pa 延 伸 率 /% 退火温度/℃ δb(ε=20%) δ0.2(ε=20%) δb(ε=35%) δ0.2(ε=35%) δ(ε=20%) δ(ε=35%) * a b c d × 24 22 卷 表 2 不同化学成分管材的力学性能 R 态 M 态 成分 σb / MPa σ0.2 / MPa δ5 / % Ψ / % σb / MPa σ0.2 / MPa δ5 / % Ψ / % 1# 840 845 675 690 20 23 39 31 760 760 645 640 23 25 41 41 2# 800 795 675 670 18 20 33 35 710 700 620 610 20 19 39 41 3# 735 735 650 640 20 18 35 38 645 635 595 590 21 21 55 51 注：标准为 σb=685 MPa~835 MPa , δ5≥8%。 由表 2 可见，1#成分挤压成品管材的强度处于标 准中值，2#成分成品管材强度处于标准下限，而 3#成 分成品管材强度未达标。3 种成分管材的塑性均比较 好，富余度也较大。由此得出，当合金元素 Al，Mn 含量处于标准中上限时，制品的力学性能方可满足标 准要求。 结果显示，TC2 钛合金室温力学性能对挤压温 度、挤压比、退火温度等参数不敏感，化学成分对 TC2 挤压制品室温力学性能起决定性影响。Al，Mn 在钛合金中固溶强化的作用较为明显。 3 结 论 1）采用热挤压方法生产 TC2 钛合金热加工管 材的工艺是完全可行的，该合金可在较宽温度范围 内进行较大的热变形。 2）TC2 钛合金室温力学性能对挤压温度、挤 压比、退火温度等参数不敏感，化学成分对 TC2 挤 压制品室温力学性能起决定性影响，Al，Mn 含量 应控制在标准中上限。 3）采用 800 ~900℃ ℃成品退火，可得到较好的 组织与性能。 Study of Extrusion Working Process of TC2 Titanium Alloy Tube Yang Yulan, Tong Xuewen, Yang Longlin (Baoji Nonferrous Metals Work, Baoji 721014, China) Abstract: The effects of chemical composition, extrusion temperature, deformation degrees and annealing temperature on the extrusion shaping quality, microstructure and properties of TC2 titanium alloy tube have been studied. The deformation characteristic of the alloy was well known, and its hot working process and parameters were determined. The product obtained has optimum properties, good surface, and high dimension precision and can meet the demands of relevant specification. Key words: TC2; extrusion tube; working process; microstructure; property