论文部分内容阅读
采用冷镦成形的TC16钛合金紧固件具有良好的综合性能,生产效率和成本也比较理想,适合大批量生产,应用前景广阔。本文对紧固件用TC16钛合金热处理与冷镦变形行为进行了研究。本文利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)研究了各种热处理(包括退火、固溶、固溶时效)及冷镦变形过程中相组成及组织演变规律,并利用扫描电子显微镜(SEM)对冷镦断口进行了分析,研究了材料断裂机理,并优化了冷镦工艺。结果表明：(1)退火温度对材料组织和性能影响较大,随着退火温度的升高材料由细小的等轴组织转变为双态组织,当温度超过相变点860℃时则转变为粗大的魏氏组织,该组织塑性较差。800℃保温2h,炉冷到550℃后空冷,此时可以使材料具有良好的塑性性能。(2)固溶时效处理可通过弥散作用明显提高材料的强度,而塑性则有所下降。800℃保温2h,随后560℃时效6h,可使材料的抗拉强度升高到1250MPa,达到了高强钢的水平,可用于制作强度要求较高的紧固件。(3)冷镦变形中钛合金试样中心会形成形变剪切带,剪切带内部组织的晶粒被严重压扁,较大的位错密度使其硬度较大；材料变形主要是通过位错滑移方式进行的,变形试样组织和性能均呈现一定程度的不均匀性,当锻压比达到1/6后试样整体硬度趋于稳定,硬度值为300HV附近；随着变形量的增大,试样剪切带中心原始的等轴晶被逐步拉长,当晶粒宽度不足100nm时,继续变形则会使晶粒发生破碎和细化,这也是硬度趋于稳定的主要原因。(4)变形过程中发生了马氏体相变,会严重影响紧固件的使用性能,必须通过后续退火来进行消除。TC16钛合金具有良好的塑性,在冷镦过程中组织内部未出现裂纹,但当锻压比达到1/6时试样出现了表面裂纹,这是由变形产生的表面张力造成的,通过对材料组织及冷镦工艺的优化可大大提高TC16紧固件冷镦成品合格率。