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TA7合金是一种中等强度的单相α型钛合金,含有5%铝和2.5%锡,可用以制造机匣壳体、壁板、紧固件等零件。该合金长期工作温度可达500℃,短时工作温度可达800℃。低间隙杂质元素的TA7ELI合金适合于低温下使用,生产的半成品有板材、棒材、饼材和环形件等,还可用于生产铸件[12]。该合金成形时变形抗力大,在α相区成形时塑性差,不能用于冷成形,不能通过热处理强化,通常在退火状态下使用,其室温和高温下具有良好的断裂韧度。
在材料成分确定的情况下,变形参数是影响钛合金锻件显微组织和力学性能的主要因素[3]。本文主要研究了锻造时毛坯加热温度、应变速率、变形量等参数的变化对TA7钛合金室温拉伸性能和显微组织的影响,分析了不同参数组合变形后试样断口形貌,为优化该合金的成形工艺参数提供实验依据。
近等温锻造试验在6300 kN 四柱液压机上进行,该设备配备有自动采集数据系统,应变速率等工艺参数可准确控制。考虑到实验工作量和结果的代表性,本次实验按拟水平正交法设计的参数及水平见表1,拟水平正交实验安排如表2所示。试样在标准热处理后进行了室温拉伸性能测试,结果见表2。
拟水平正交实验方差分析结果
根据表2所列拟水平正交实验变形试样所得的室温拉伸测试结果,通过计算可得抗拉强度、断面收缩率的方差分析结果,分别见表3和表4。抗拉强度的方差分析结果(表3)表明,在确定的水平下,因素C(变形量)影响显著,因素B(应变速率)影响显著性次之,因素A(坯料加热温度)影响显著性不明显。
断面收缩率的方差分析结果(表4)表明,因素A 和因素B的影响同样显著,而因素C影响显著。综合上述方差分析的结果,确定TA7热变形的优方案为A4B2C3,即坯料加热温度1040℃,应变速率0.05 s -',变形量50%。
在980℃~1040℃、0.001~0. 05s'和30%~50%范围内对TA7钛合金拟水平正交实验结果及方差分析结果表明,获得较优匹配的拉伸性能的工艺参数组合为:坯料加热温度1040℃,应变速率0.05 s',变形量50%。
TA7钛合金在高于相变点温度始锻易获得尺寸稍大的初生α和尺寸小的再结晶α混合的双套组织,断口形貌表明具有这种组织的试样在拉伸时α颗粒易在原子密排面被拉脱。