熱處理對TA15鈦合金厚板殘余應(yīng)力的影響研究!

  鈦合金由于具有比強度高、耐高溫、抗腐蝕性好和良好的加工性能等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于航空航天及其發(fā)動機結(jié)構(gòu)件中。TA15鈦合金,主要用于制造飛機承力框、壁板及承載梁等受力比較復(fù)雜,而工作溫度又較高的重要結(jié)構(gòu)件,其在航空制造業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛。然而,TA15鈦合金厚板在機加工過程中,由于存在殘余應(yīng)力容易產(chǎn)生變形,殘余應(yīng)力大多數(shù)表現(xiàn)出很大的危害作用,如使結(jié)構(gòu)件的強度降低,造成應(yīng)力腐蝕和脆性斷裂;由于殘余應(yīng)力的松弛,使結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生變形,影響了結(jié)構(gòu)件的尺寸精度。所以研究熱處理對TA15鈦合金厚板殘余應(yīng)力的影響,降低和消除構(gòu)件的殘余應(yīng)力顯得尤為重要。為此,選取了經(jīng)過不同熱處理制度處理后的TA15鈦合金厚板,采用X?射線衍射法測量TA15鈦合金厚板殘余應(yīng)力,旨在摸索熱處理對TA15鈦合金厚板殘余應(yīng)力的影響,為TA15鈦合金厚板熱處理制度的選擇提供借鑒。

  用IFB4018型號高壓水切割機在TA15熱態(tài)厚板上割取尺寸為55×100×150mm的試樣兩塊,分別進行熱處理:

  工藝1:800℃/1.5h?AC大氣退火+550℃/4h?FC真空蠕變退火;

  工藝2:750℃/4h FC真空蠕變退火。

  對比研究兩種熱處理工藝處理后板材的殘余應(yīng)力變化。每種工藝熱處理板材均采用X射線衍射法測定其表層的殘余應(yīng)力。在表層選擇3個點,分別沿垂直軋制方向(T向)和軋制方向(L向)進行測試。

  在X射線應(yīng)力測定技術(shù)中,試樣表面處理是關(guān)鍵問題之一。原則上講,表面光潔度越高,應(yīng)力測定就越準確,粗糙的表面應(yīng)力有一定程度的釋放。所以對此次TA15鈦合金厚板測試試樣,用金相砂紙反復(fù)細磨表面,使試樣表面具有足夠高的光潔度,以保證測試數(shù)據(jù)的準確性。試驗結(jié)果表明:

  (1)TA15鈦合金厚板經(jīng)750℃/4h?FC真空蠕變熱處理后,其顯微組織比800℃/1.5h?AC大氣退火+550℃/4h?FC真空蠕變初生α相等軸化程度更高,從而使表層殘余應(yīng)力得到松弛,降低了殘余應(yīng)力。

 ?。?)TA15鈦合金厚板經(jīng)750℃/4h?FC真空蠕變熱處理后,消除殘余應(yīng)力效果800℃/1.5h?AC大氣退火+550℃/4h FC真空蠕變退火明顯,T向殘余應(yīng)力平均值和極差值分別降低16.2%和83.2%,L向殘余應(yīng)力平均值和極差值分別降低42.6%和62.0%,殘余應(yīng)力值分布均勻性更好。