Gr.17钛钯合金性能影响因素分析

2015-11-05供稿赵金玲李向东王小丹ZHAOJinlingRONGYaoLIXiangdongWANGXiaodan

金属世界 2015年5期

供稿|赵金玲，容耀，李向东，王小丹 / ZHAO Jin-ling, RONG Yao, LI Xiang-dong, WANG Xiao-dan

Gr.17是Gr.1(一级工业纯钛)+0.04%～0.08%Pd组成的合金，属于α型钛合金。由于Ti-Pd合金不仅保留了工业纯钛在氧化性介质中优良的耐蚀性能，而且在还原性介质中耐蚀性明显提高，特别重要的是在高温(沸点以上)氯化物中具有抵抗局部腐蚀的能力。另外，Pd属于慢共析型β稳定元素，提高其含量，可减少氢脆的敏感性。因此Gr.17钛钯合金以其强的抗蚀性和抗吸氢能力极其耐缝隙腐蚀性能，被广泛应用于石油、化工以及冶金等领域。本文主要介绍了杂质元素Fe、O含量及其热处理工艺和显微组织对Gr.17钛钯合金力学性能的影响，摸索出了相应规律，优选出了合理的热处理制度、Fe、O含量及其组织形态，使其屈服强度明显降低，达到了技标200629的要求。为大批量生产该合金板材提供了工艺依据。

实验方法

实验用材料采用熔铸厂真空电弧炉熔炼的Gr.17合金铸锭，经锻造厂开坯锻造成方板坯，板坯经修磨后在3300 mm四辊可逆式轧机上二次热轧至厚度为8.0 mm的热轧板材。合金的相变点为880℃。

(1) 对杂质元素Fe、O含量分别为0.02%、0.05%；0.03%、0.06%；0.04%、0.08%的8.0 mm板材进行力学性能检验。

(2) 对相同化学成分、相同加工工艺的8.0 mm板材分别以680℃、710℃、740℃、770℃、790℃进行1 h退火，退火后进行力学性能检验。

(3) 对不同晶粒的等轴组织﹙相同化学成分，相同加工工艺，不同温度退火﹚的8.0 mm板材进行力学性能检验。

结果与讨论

主要杂质元素Fe、O含量对板材力学性能的影响

杂质元素Fe、O含量不同的8.0 mm板材力学性能检验结果见表1。

由表1可见，随着Fe、O含量的增加，强度逐渐升高，延伸率逐渐降低。杂质元素Fe、O可与钛形成间隙式固溶体，造成严重的晶格畸变，强烈阻碍位错运动，提高强度、降低塑性，同时对疲劳性能、蠕变抗力、热稳定性及缺口敏感性等也有很大危害。因此应严格控制杂质元素Fe、O的含量。在本研究中，由于屈服强度σ0.2指标苛刻，为进一步降低板材的屈服强度使之满足技标200629标准要求，应严格控制铸锭Fe、O含量及加工过程中的氧化、增氧。

表1 8.0 mm板材室温力学性能

热处理工艺对板材力学性能的影响

相同化学成分、相同加工工艺、不同温度退火后板材的力学性能测试结果见表2及图1。

由表2及图1可见，在680～740℃范围退火，随着温度的升高，强度略有降低，但变化幅度较小。680～740℃之间，延伸率逐渐升高，但当温度升高至770℃，延伸率有所降低，这是晶粒长大、粗化的结果，应加以避免。在此基础上优选的热处理温度为680～740℃。

不同晶粒大小的等轴组织对板材力学性能的影响

相同加工工艺、相同化学成分、不同温度退火后板材的显微组织见图2，对应的力学性能检验结果见表3，对应的晶粒尺寸大小见表4。

表2 不同退火温度对板材力学性能测试结果

图1 退火温度对板材力学性能的影响

由图2可看出，在680～770℃之间，它们的组织均呈现出等轴α组织。由表3及表4可见，在相同的保温时间下，随着退火温度的升高，等轴α组织晶粒逐渐增大，当温度增加至770℃以上时，晶粒明显粗化，产品性能恶化。等轴组织d对应的板材屈服强度未达标，这是因为退火温度越高，回复程度就越大，结果使变形后的储存能减小，使晶粒粗化。而等轴组织a 、b、 c具有较好的强度与塑性的匹配。分析原因是细小晶粒内部和晶界附近的应变度相差较小，引起应力集中小，能承受较大的变形量。且晶粒越细，晶界越曲折，不利于裂纹的传播。由此可得出均匀细小的等轴α组织对板材屈服强度的降低及塑性的提高均有利，因此应制定合理的热加工工艺，使板材具有均匀细小的等轴组织。以便获得较好的综合机械性能。