声测管冲压是一种α+β型钛合金,属于Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si-X系合金。该合金是在Ti-62222S合金基础上,通过合理的成分设计,研究开发的一种高强高韧损伤容限型钛合金。目前,属于损伤容限型的钛合金有TC4ELI、Ti-62222S和TC11DT等。TC4ELI的屈服强度为900MPa,属于中强损伤容限型钛合金,其余2种的屈服强度均为1000MPa,属于高强损伤容限型钛合金。其中,TC4ELI和Ti-62222S合金已大量应用于美国第四代战斗机F-22。
科研人员通过两种轧制工艺获得声测管冲压,并对比组织及性能,以期能为该合金的声测管冲压生产提供参考。
试验用钛合金,通过3次真空自耗熔炼,化学成分按名义成分控制。采用金相法测得α+β→β相转变温度为970±5℃。
铸锭经β相区开坯锻造成厚度为200~250mm的板坯,此后分两种工艺轧制:工艺A:两相区开坯→两相区轧至40mm;工艺B:两相区开坯→β处理→两相区轧至40mm。经两种工艺轧制后,声测管经750℃/2hAC热处理后取试样进行性能检测。
试验结果发现,合金经两相区开坯后,锻造态组织均已转变成较均匀细小的等轴组织。经工艺A轧至40mm,总变形量进一步增加,等轴组织更加均匀细小,为典型的等轴组织。经工艺B轧至40mm,β晶粒在变形过程中被破碎,原始β晶粒内的α片变短,各α片层交错排列,形成网篮组织。由于β处理后变形量较小,存在未完全破碎的β晶界。声测管经750℃/2hAC热处理后,组织基本变化不大。
声测管经工艺A轧制后,抗拉强度达到1138Mpa,延伸率为19%,均高于工艺B轧制声测管;经工艺B轧制后,声测管冲击韧性值#高为39J/cm2。采用工艺A的声测管强度、塑性值较高,但冲击韧性值较低。经750℃/2hAC热处理后声测管的强度、塑性、冲击韧性值均有所降低。