TC4（Ti-6Al-4V）是典型α+β兩相鈦合金,具有比強(qiáng)度高、密度低、熱穩(wěn)定好和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),將其制造成鈦合金無(wú)縫管,在海洋工程、船舶、航空航天、化工、汽車(chē)和電力等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的TC4鈦合金無(wú)縫管的制造工藝主要是先將鑄錠鍛壓再進(jìn)行鉆孔擠壓或斜軋穿孔,最后通過(guò)軋制、拉拔、旋壓等方法制備出不同規(guī)格和用途的成品管材,其存在工藝流程長(zhǎng)、成材率低、難以獲得超長(zhǎng)管材等缺點(diǎn),導(dǎo)致管材成本居高不下,應(yīng)用受到極大限制�；谏鲜鲈�,本文提出利用VAR（Vacuum Arc Remelting）+EB（Electron Beam Cold Hearth Melting）熔煉的TC4鈦合金鑄錠直接斜軋穿孔獲得無(wú)縫管的新工藝。該工藝不僅能夠發(fā)揮EB熔煉的優(yōu)勢(shì)得到不同規(guī)格的高品質(zhì)TC4鈦合金鑄錠,而且可以無(wú)需鍛造過(guò)程,直接利用鑄錠制造出無(wú)縫管。因此,本文首先對(duì)VAR+EB熔煉的TC4鈦合金鑄錠成分均勻性和組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,進(jìn)而研究了鑄錠的熱變形行為、軋制態(tài)與退火處理后管材的組織演變和力學(xué)性能。獲得以下主要結(jié)論:通過(guò)先采用VAR熔煉使原料合金化再利用EB熔煉得到的鑄錠組織為魏氏組織,鑄錠中... 

【文章來(lái)源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鈦及鈦合金的應(yīng)用（a）鈦合金在空客A350上的應(yīng)用；（b）鈦合金人工頭蓋骨；（c）發(fā)動(dòng)機(jī)零件；（d）高爾夫球桿

第一章緒論種是β轉(zhuǎn)變組織里的片層狀α相，通常的來(lái)講，雙態(tài)組織中的等軸狀α相的含量不會(huì)大于50%，而等軸組織中的等軸α相的含量可以大于50%，而且雙態(tài)組織中的片層α的厚度要大于等軸組織中α相的片層厚度（見(jiàn)圖1.2（c））。雙態(tài)組織一般可以在α+β兩相區(qū)上部加熱或者是進(jìn)行塑性變形。此類組織融合了等軸組組織和網(wǎng)籃組織的優(yōu)點(diǎn)，雙態(tài)組織的塑性、熱穩(wěn)定性等性能高于網(wǎng)籃組織，雙態(tài)組織的強(qiáng)度、抗蠕變性能、耐持久度等性能大于等軸組織[10]。（4）魏氏組織魏氏組織的特點(diǎn)為粗糙的原始β晶粒的晶界可以看的很清楚，晶界的α相是連續(xù)的，細(xì)長(zhǎng)的片層α沿著β晶界向內(nèi)部生長(zhǎng)，形成了排列位向不相同的α片層集束[11,12]（見(jiàn)圖1.2（d））。這種組織是在較高溫度下變形不足或者是破碎不充分形成的，盡管這種組織的抗蠕變性能好，但是其最大的缺點(diǎn)就是與其它組織相比塑性較差[13]。這是由于其原始β晶粒比其他類型的組織更為粗大，而且存在連續(xù)晶界α的緣故。在實(shí)際的應(yīng)用的過(guò)程中，倘若沒(méi)有特殊的需求，理當(dāng)要防止這種組織的出現(xiàn)。圖1.2鈦及鈦合金的組織：（a）等軸組織；（b）網(wǎng)籃組織；（c）雙態(tài)組織；（d）魏氏組織Fig.1.2Structureoftitaniumandtitaniumalloys:(a)equiaxedstructure;(b)basketweave;(c)bimodalstructure;(d)widmanstattenstructure(a)(b)(c)(d)5

第一章緒論圖1.3真空自耗電弧爐的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1.3Schematicofthestructureofvacuumselfconsumablearcfurnace（2）非自耗真空電弧爐熔煉法非真空自耗熔煉是采用水冷銅坩堝進(jìn)行熔化和凝固的，在采用NC法熔煉鈦及鈦合金是一般采用直流電，它是靠電流形成的電弧熔化金屬，這個(gè)與VAR法相似。NC法熔煉鈦及鈦合金有兩種方法，一種是熔化與凝固分開(kāi)，先是在坩堝中將鈦及其合金元素熔化，然后再倒入鑄錠水冷銅的鑄錠模具中進(jìn)行凝固得到鑄錠。還有一種就是邊熔化邊凝固與VAR法相似。NC法相比于VAR法的優(yōu)點(diǎn)是可以不要焊接電極，可以讓電弧在坩堝上面多停留，能夠提高鑄錠成分的均勻性，NC法熔煉時(shí)的原料可以是任意形狀，殘鈦的回收利用率能夠達(dá)到100%。但是，目前的技術(shù)來(lái)看NC法熔煉鈦及鈦合金只能熔煉出很小的鑄錠，這樣的方法不適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，只能用于實(shí)驗(yàn)室研究。（3）電子束冷爐床熔煉法圖1.4為電子束冷床熔煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1.5為電子束冷床去除高低密度夾雜原理圖。電子束冷床熔煉法是利用電子束撞擊原料，使得電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到熔化原料的目的，EB法熔煉時(shí)熔化和凝固是分開(kāi)的，而且還有一個(gè)精煉區(qū)�，F(xiàn)在EB熔煉爐的電子槍有2把的，4把的，7把的。美國(guó)的電子束冷床爐采用4把電子槍，烏克蘭才用7把電子槍。EB熔煉法有較多優(yōu)點(diǎn)。與VAR熔煉相比它可以不用焊接電極，節(jié)省了工序，殘鈦的回收率也較高，與NC法熔煉相似的是也可以熔煉不同形狀的原料，其殘鈦回收率理論上也可以達(dá)到100%。由于EB法熔煉溫度高和冷床的作用，導(dǎo)致其很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)高低密度夾雜的去除，高密度在重力的作用下發(fā)生下沉被冷床捕獲，而低密度夾雜在溫度的作用溶解和揮發(fā)，EB爐熔煉高低密度夾雜的機(jī)理見(jiàn)圖1.5[23]，這是它與VAR法熔煉相比最7

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]海洋工程用TC4鈦合金管材組織與性能[J]. 張永強(qiáng),張耀斌.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016(22)

碩士論文
[1]TA2、TC4鈦合金原始組織對(duì)其變形后組織性能的影響[D]. 于歡歡.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2016
[2]細(xì)晶TC4鈦合金的熱變形行為及組織演化[D]. 尤雪磊.西安建筑科技大學(xué) 2015



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