热处理对TA15钛合金厚板残余应力的影响研究!

  钛合金由于具有比强度高、耐高温、抗腐蚀性好和良好的加工性能等优点,被广泛应用于航空航天及其发动机结构件中。TA15钛合金,主要用于制造飞机承力框、壁板及承载梁等受力比较复杂,而工作温度又较高的重要结构件,其在航空制造业中应用越来越广泛。然而,TA15钛合金厚板在机加工过程中,由于存在残余应力容易产生变形,残余应力大多数表现出很大的危害作用,如使结构件的强度降低,造成应力腐蚀和脆性断裂;由于残余应力的松弛,使结构件产生变形,影响了结构件的尺寸精度。所以研究热处理对TA15钛合金厚板残余应力的影响,降低和消除构件的残余应力显得尤为重要。为此,选取了经过不同热处理制度处理后的TA15钛合金厚板,采用X?射线衍射法测量TA15钛合金厚板残余应力,旨在摸索热处理对TA15钛合金厚板残余应力的影响,为TA15钛合金厚板热处理制度的选择提供借鉴。

  用IFB4018型号高压水切割机在TA15热态厚板上割取尺寸为55×100×150mm的试样两块,分别进行热处理:

  工艺1:800℃/1.5h?AC大气退火+550℃/4h?FC真空蠕变退火;

  工艺2:750℃/4h FC真空蠕变退火。

  对比研究两种热处理工艺处理后板材的残余应力变化。每种工艺热处理板材均采用X射线衍射法测定其表层的残余应力。在表层选择3个点,分别沿垂直轧制方向(T向)和轧制方向(L向)进行测试。

  在X射线应力测定技术中,试样表面处理是关键问题之一。原则上讲,表面光洁度越高,应力测定就越准确,粗糙的表面应力有一定程度的释放。所以对此次TA15钛合金厚板测试试样,用金相砂纸反复细磨表面,使试样表面具有足够高的光洁度,以保证测试数据的准确性。试验结果表明:

 ?。?)TA15钛合金厚板经750℃/4h?FC真空蠕变热处理后,其显微组织比800℃/1.5h?AC大气退火+550℃/4h?FC真空蠕变初生α相等轴化程度更高,从而使表层残余应力得到松弛,降低了残余应力。

 ?。?)TA15钛合金厚板经750℃/4h?FC真空蠕变热处理后,消除残余应力效果800℃/1.5h?AC大气退火+550℃/4h FC真空蠕变退火明显,T向残余应力平均值和极差值分别降低16.2%和83.2%,L向残余应力平均值和极差值分别降低42.6%和62.0%,残余应力值分布均匀性更好。