前言

工業(yè)純鈦棒材在航空、航天、艦船、核電、醫(yī)療等高科技領(lǐng)域，均具有廣泛的用途。由于金屬晶粒越均勻、越細(xì)小，越有助于提高材料的強(qiáng)度和塑性等綜合性能。因此大規(guī)格純鈦 棒材制備過程中的顯微組織和晶粒尺寸的控制，具有十分重要的作用。傳統(tǒng)工藝主要采用 250 橫列式軋機(jī)或精鍛機(jī)生產(chǎn)的純鈦棒材，因受設(shè)備能力及生產(chǎn)工藝的限制，不能實現(xiàn)晶粒尺寸的進(jìn)一步細(xì)化。

本文主要研究通過一種新型熱連軋生產(chǎn)線，探索優(yōu)化φ73mm 純鈦棒材的熱連軋生產(chǎn)工藝，并選取適宜的棒材成品熱處理制度，獲得滿足技術(shù)條件 GB/T13810-2007、ISO 5832/2 中均勻且 5 級以上晶粒度評級要求的成品棒材。

1、試驗

實驗所采用的材料是寶鈦集團(tuán)生產(chǎn)的兩次真空熔煉鑄錠，又經(jīng) 3150 噸鍛造機(jī)鍛制成 φ150mm 棒坯。然后進(jìn)行一火 800℃/90min 箱型孔型粗軋軋制至□82mm，分別以 680℃/ 70min 和 800℃/70min 制度進(jìn)行在加熱軋制至 Φ73mm，最后分別經(jīng) 650℃/90min，AC、680℃/90min，AC 熱處理。通過分析軋制過程組織演變規(guī)律，獲得最佳的 Φ73mm 大規(guī)格純鈦棒材的生產(chǎn)工藝方案。軋制方案如表 1 所示。

2、結(jié)果分析與討論

2.1 82mm 半成品顯微組織

經(jīng) 8 道次粗軋后的□82mm 半成品 R 態(tài)，純鈦顯微組織如圖 1 所示。

經(jīng) 650℃/1h、680℃/1h 熱處理后82mm 半成品顯微組織如圖 2 所示。

通過對圖 1、圖 2 觀察，可以看出采用 8 道次熱連軋后的熱態(tài)半成品邊部破碎充分，晶粒細(xì)化明顯，中部至心部晶粒尺寸逐漸粗化。分別經(jīng) 650℃/1h 和 680℃/1h 熱處理后晶粒 度評級均達(dá)到 6 級。但 680℃處理后的棒材晶粒更為粗大。

2.2 Φ73mm 成品顯微組織

經(jīng) 2 道次粗軋后的 Φ73mm 成品純鈦棒 R 鈦顯微組織如圖 3 所示。

經(jīng) 650℃/1h、680℃/1h 熱處理后 Φ73mm 成品純鈦棒顯微組織如圖 4 所示。

通過對圖 3、圖 4 觀察，可以看出采用 2 道次熱連軋后的熱態(tài) Φ73mm 棒材顯微組織從邊部到心部均得到一定程度的破碎，但是方案二生產(chǎn)的棒材邊部組織明顯比方案一生產(chǎn)的 棒材更為細(xì)小，這是由于加熱溫度過高，材料軟化更加明顯，在材料變形量不是特別大的輕卡下，變形主要集中在材料的邊部所致。

經(jīng)過 650℃/1h 和 680℃/1h 熱處理后可以看出，不同工藝下的純鈦棒材組織均發(fā)生充分的再結(jié)晶行為。但經(jīng) 680℃/1h 熱處理后的棒材顯微組織比 650℃/1h 熱處理后的棒材顯 微組織更為細(xì)小，同時方案一生產(chǎn)的棒材心部顯微組織比方案二生產(chǎn)的棒材心部顯微組織更為細(xì)小。

3、結(jié)論

（1）一火 800℃軋制到□82mm 方，經(jīng) 650℃和 680℃熱處理后試樣邊部與基體晶粒均勻一致，晶粒度 5~6 級。

（2）二火分別采用 680℃和 800℃軋制到 Φ73mm，試樣經(jīng)650℃熱處理后，試樣邊部與基體晶粒均勻一致，晶粒度均為6 級。經(jīng) 680℃熱處理后，兩種溫度軋制獲得的棒材基體區(qū)晶粒大小基本一致，相差不大，分別為 6.5 級、6 級，但邊部均出現(xiàn)一圈細(xì)小晶粒區(qū)，晶粒度可以達(dá)到 7 級。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃張洪，曲恒磊，鄧超，等.航空用鈦及鈦合金的發(fā)展及應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報，2011，25（1）：102-107.

[2]顏鳴皋，劉伯操，吳世平，等.中國航空材料手冊（2 版）[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[3]張翥，王群驕，莫畏.鈦的金屬學(xué)和熱處理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

[4]E.A 鮑利索娃，等.鈦合金金相學(xué)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1986：370-384.

相關(guān)鏈接