钛合金力学性能TB2的机加工性能

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一、钛及钛合金: JISH4600 TR270、JISH4600 TR340C、Gr.1、Gr.2、Gr.3、Gr.4、钛合金Gr.5(TC4、Ti-6Al-4V)、钛钯合金Gr.7、Gr.9、Gr.11(TC2)、Gr.12、Gr.23、SP-700、Ti15333…… 二、纯镍及镍基合金:纯镍NI201(N4)、NI200(N6)、高纯镍NI205;哈氏合金系列:C-22、C-276、C-2000、X;INCOLOY系列:800/800H/800HT、825、A-286;INCONEL系列:600、601、625、690、X-750、718;蒙乃尔系列:MONEL 400/K-500…… 三、超级奥氏体:254SMO、AL-904L、AL-6XN、1.4529(N08926)、INCOLOY 25-6Mo、INCOLOY 27-7Mo…… 四、双相钢:LDX 2101、SAF 2304、SAF 2205、SAF 2507(超级双相钢)…… 五、奥氏体不锈钢(进口):724L(316Lmod)尿素钢、725LN(25-22-2)尿素钢、253MA节镍耐热钢、310S耐热钢、347、321、317L、316L、316、304L、304等…… 六、金属复合材:各类镍基合金复合板、超级不锈钢复合板、双相钢复合板、钛钢复合板(复合层均原装进口);日本JFE钢铁产超宽、超长轧制钛/钢复合板及钛板,宽达3.8米,长达11米,复材整板面无焊缝,不平度 …… 七、配套焊丝:钛焊丝、镍基焊丝焊条、双相钢焊丝焊条、超级奥氏体不锈钢焊丝焊条、进口普通不锈钢焊丝焊条 天津荣盛建成商贸有限公司 -天津荣盛建成商贸有限公司 宝山钢铁股份有限公司首次与民营企业江苏银环精密股份有限公司牵手,合资兴建的宝银特种钢管有限公司将专业生产核电蒸汽发生器用管,打破世界只有法国、日本和瑞典三家生产企业在这一材料领域的垄断。国家发改委副主任张国宝在成立奠基仪式上说,这是中国核电用材料发展史上一个值得纪念的日子,意味着中国核电用Inconel 690-U型管将结束长期依赖进口的历史。这不仅有利于提升国家钢铁企业的竞争力,而且对保障我国核设施长期安全运行具有重要的意义。按照我国核电发展规划,到2020年,中国将新建核电站31座,作为核一级部件的蒸汽发生器用管使用量可达7500吨,市场价值240亿元。他希望,管理上科学高效,把核电蒸发器用U形管项目做成国际一流水平。宝钢股份是世界500强、我国着名的大型国有企业。其生产的特殊钢在高温合金研究和生产方面处于国内领先地位,曾对核电站蒸发器用合金进行了研制,取得了许多宝贵的研究成果。此次与江苏银环合作的宝银特种钢管有限公司的核电蒸汽发生器用管项目奠基,使宜兴成为宝钢股份的特殊钢精品制造基地;而江苏银环近两年开发的用于大型火组高、低压给水用的U形,也曾 。两者决定在技术、人才、流程、装备上联合,进 国内目前空白的核电蒸汽发生器用管领域,这标志着我国自主生产的核电蒸汽发生器用管正迈开国产化 步。据悉,新成立的宝银公司注册资本为2亿元,宝钢出资65%,银环出资35%,总投资7.5亿元的核电蒸汽发生器用管项目,预计在2009年7月建成投产。届时将年产规格为Φ12~25.4mm的Inconel 690合金U型管500吨。按未来国家核电发展规划,可满足每年建造2座100万kw核电站所需的蒸汽发生器用U型管的用量。国外蒸汽发生器传热管的选材基本上经过了三个阶段, 阶段是在50、60 年代,核电发展的初期,主要是选用18 - 8 ;第二阶段是在70、80 年代,由于不锈钢管氯离子应力腐蚀问题的大量出现,材料工程师根据石化工程方面的经验,选用镍基高温合金Inconel 600 合金管或铁镍基合金管;第三阶段是80 年代以后,为了解决Inconel 600 合金管在蒸汽发生器一、二次侧介质中的应力腐蚀问题,法、美、日等国联合开发了高抗蚀的Inconel 690(TT)合金管材,90 年代初开始正式应用于工程。目前世界上只有法国Valinox、瑞典Sandvik、日本住友等少数公司生产Inconel 690(TT)合金管材,几乎垄断了蒸汽发生器高性能传热管材供给市场。国内从70 年 始研制蒸汽发生器传热管材,最初是18 - 8 型不锈钢管,随后又开发了新13 号合金管材。自我国发展核电以来,核蒸汽发生器传热管材就基本是引进国外管材。值得注意的是,引进管材的品种也是随合作对象和当时的技术状态而变化,我国自行设计的秦山一期核电站与欧洲联系较多,选用的是当时德国人看好的Incoloy800 合金管;法国设计的大亚湾核电站选用了当时开发成功不久的Inconel 690(TT)合金管材;秦山二期和岭澳核电站都选用了当前最流行的Inconel 690(TT)合金管材。目前几乎所有新设计和在建核电站的蒸汽发生器都选用Inconel 690(TT)合金管材为传热管,并且许多原来使用18 - 8 不锈钢管或Inconel 600 合金管的蒸汽发生器机组也纷纷更换为Inconel 690(TT)传热管。按第三代核技术对Inconel 690 合金管的需求,国内每年至少需要350t 的Inconel 690 管材,才能满足200 万kW核电机组的建设。 Inconel 690 合金是一种具有优异抗多种水性介质和高温气氛侵蚀能力的镍基变形合金。它还具有高的强度,良好的冶金稳定性和优良的加工特性。由于Inconel 690 合金有显着的抗氧化能力及具有优异的抗应力腐蚀能力,因而被广泛应用于核蒸汽机中,是核蒸汽发生器压水反应堆的重要设备,Inconel690(TT)合金管是国外80 年 发成功的第三代蒸汽发生器传热管材,在反应堆一、二回路介质中具有极高的抗蚀性,取代原来的不锈钢或Inconel600 合金管材,目前国际上在压水堆核电站中基本上都选用镍基Inconel 690(TT)合金管作为蒸发器传热管。 Inconel 690(TT)是镍基合金,含碳量不大于0.03%,铬- 镍含量为30Cr - 60Ni - 9Fe。管材的性能与冶金、热处理、制管工艺密切相关,冶金中不仅要控制合金元素杂质的含量,而且要严格控制Mg、Al等元素的含量,管材要经过三次热处理,即退火(Mill Annealing)、特殊热处理(Thermal Treatment)、消除应力(Stress reliving),要严格控制挤压、锻造、轧制工艺。 Inconel 690 合金的主要性能要求是抗晶间应力腐蚀的能力。而晶界的铬贫化、杂质向晶界的偏析、晶间碳化物及其对应力集中的力学效应,都是引起材料腐蚀的原因。因此需对该合金成份的 控制、选择 的化学成份范围、微量元素处理技术以及低成本、高纯度、低杂质含量,同时又能满足钢综合性能的冶炼工艺进行研究。核电蒸发器传热管表面质量要求高,尺寸控制严格,需进行特殊的热处理,采用一般轧制、热处理设备,通常的工艺很难达到要求。需要对制管的工艺进行优化研究,包括挤压、冷拔、冷轧、弯管的制造工艺及中间产品的退火工艺。 Inconel 690 U 型管在制造过程中要经过二道真空热处理工艺,一道是直管在无损检测后、另一道是在弯管后。其目的是消除制造应力、改善铬的贫化、优化析出碳化物的形态,消除管弯曲后产生的应力。{标题}{标题}{标题}{图片}{段落}{句子}{句子}{句子}{句子}{句子} 据报道,在美国被广泛用作核反应堆蒸汽发生器传热管的Inconel 600合金,对晶间浸蚀和晶间应力腐蚀开裂有高的敏感性,在其一次循环侧和二次循环侧都遭受到了严重的晶间开裂的危害。而Inenel 690合金却恰恰具有在各种水环境中不受晶间应力腐蚀开裂影响的特点。 Inconel 690合金与Inconel 600合金在成分上的差异仅仅在于Cr含量不同。前者含Cr 30.0%,后者含Cr 15.5%, 因此,相对于Inconel 600合金而言,性能优异而成分并不复杂,是Inconel &691合金的又一特点。 Inconel 690合金的适用技术条件有美国的 ASME Code Case N一20(1484), SB163, SB166,SB167, SB168; ASTM B163, B166, B167, B168, B366;法国的“M4105 零件采购技术规范, 用于压水堆蒸汽发生器管道的无缝镍一铬一铁合金 (NC30Fe)钢管”。 Inconel 690合金管材已被承认为美国工程师协会和压力窗口标准下的结构材料。Case N一20 (先前的Case 1484) 已承认该合金为按该标准第1部分第3节建造的核用途压力的1类构件。 Inconel 690合金中各元素的作用如下: Ni: 增加Ni含量可减小Incone1 690合金在碱液中的应力腐蚀开裂敏感性。 Cr: 增加Cr含量可降低Inconel 690合金在含有氯离子和氧的高温水中的应力腐蚀开裂的敏感性。控制在30%可使合金具有高的抗蚀性。 Fe: 早期对Inconel 600合金的研究发现,Fe在脱氧纯水或氯化水中具有应力腐蚀开裂敏感性,即Inconel 600 合金在这些环境中有应力腐蚀敏感性的主要原因,而增加Cr含量则可降低应力腐蚀敏感性。 C: 在 Inconel 690合金中,在轧制退火状态下,C含量对应力腐蚀开裂抗力只有小的或轻微的影响。但在低温TT处理后,较高的碳含量(在0.02%至0.03%之间),似乎具有比较低碳含量(约0.01%)更好的应力腐蚀开裂抗力。此外,高碳 (0.03%) 材料显示出比低碳 (0.01%)材料更多的晶内碳化物沉淀的可能。较低的碳含量 (0.017%) 导致比高碳 (0.027%)更大的晶粒长大倾向。 Nb 和 B : 如同Mo一样,添加Nb和B对Inconel 690合金的应力腐蚀开裂抗力有不利的影响。
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1前言钛合金分为α,α+β,β3大类,TB系列代表β型钛合金。β钛合金通常又分为可热处理的β钛合金(亚稳定β钛合金和近亚稳定β钛合金)和热稳定β钛合金。TB2钛合金名义成分为Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al,是一种亚稳定型合金。该合金的主要合金元素是钼、铬、钒等元素,可热处理强化[1]。工作温度在350℃以下,主要用于制造各种板材冲压件和焊接件;如压气机叶片、轮盘、轴类等重载荷旋转件,以及飞机的构件等[2,3]。实际应用时,常要求合金具有高强度的同时又具有较好的塑性,要获得好的综合性能就需要各种参数的合理配合。本实验对固溶处理的温度、时间以及随后的时效制度对TB2合金力学性能的影响进行了研究,获得了合适的固溶、时效制度。2实验方法实验所用合金经两次真空自耗电弧炉熔炼获得。再经过锻造、650mm轧机热轧、550mm轧机冷轧,最后轧至0.6mm成品尺寸。在厚度为0.6mm的板材上切取样品进行不同工艺参数实验。首先进行固溶处理工艺参...&
(本文共5页)
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TB2是我国在1966年自行研制的一种钛合金牌号,属于亚稳定β钛合金,此合金固溶时效后具有高强高韧的性能,主要用于制作航空航天发动机的紧固件。对于固溶时效态交货的TB2棒材来说,固溶时效的微小变化即可引起性能的较大差异,本文主要对适用于TB2高强度钛合金棒材的固溶时效制度进行优化。1实验材料和方法实验用宝钛集团真空自耗电弧炉经两次熔炼的铸锭,其主要化学成份为:Al3,Mo5,V5,Cr8,相转变温度约为750℃。该铸锭的锻造过程在3150t水压机、2500t快锻机以及SXP-13精锻机等主要生产设备上进行,在β区加热锻造经90%以上的变形量,反复变形锻至Φ30mm棒材。用此棒材做以下热处理实验后对棒材进行室温拉伸性能及显微组织研究。查有关资料[1][2]及结合产品的性能要求,本文中选用的热处理制度如下:固溶制度为:合金820℃/保30'WC;时效制度分别为:480℃/保16h.AC;480℃/保18h.AC;490℃/保16h....&
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为满足航天三院某型号要求,新近研发了一种新型近α型钛合金。对于该种全新成分的钛合金,本文研究了其传统热处理工艺下可以获得的金相组织,研究了由固溶处理和高温时效处理组成的双重热处理对合金组织结构的影响。研究了退火和其他热处理工艺下新型钛合金的力学性能。研究了电子束焊接和氩弧焊工艺对合金焊接结构力学性能的影响。使用金相法测定了新型钛合金的β相变点为1005℃~1010℃。在双相区固溶后在α相区退火能够获得双态组织,在β相区内固溶可以获得魏氏组织。在双相区固溶后继续在双相区时效能够有效控制新型钛合金的显微组织和各相含量。固溶和时效温度均可以影响等轴α相的含量,但以固溶温度影响为主。时效温度和时间可以影响条状α相形态和含量。对组织结构的有效控制可能使合金获得不同的力学性能。高温力学性能试验表明新型钛合金具有较好的高温拉伸性能。随着温度升高,材料的强度降低明显,但强度降低的速度随着温度的升高是不断减小的。材料的屈强比随温度的变化并没有出现...&
(本文共65页)
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β钛合金由于具有高的时效强化效应、优异的强度和韧性匹配以及淬透性好等优点,已成为超高强钛合金的理想选择。本文以一种自主研发的新型β钛合金为研究对象,按照两种不同类型的热处理工艺分别进行实验,探讨不同热处理工艺对该合金组织与力学性能的影响。利用OM、SEM、TEM、X射线衍射仪和电子拉伸机等手段分析了该合金经固溶+时效处理以及热轧态直接时效处理后的显微组织、断口扫描以及室温拉伸性能。从热力学和动力学角度出发,分析讨论不同热处理工艺下该合金的时效强化特征,探究该合金最佳热处理工艺制度。实验测定出该合金的相变点为705±5℃,并在相变点上、下进行不同温度和冷却方式的固溶处理,结果表明,在相变点上固溶处理后得到单一的等轴β相,相变点以下固溶处理后β基体上析出短棒状和颗粒状的α相,而冷却方式对该新型β钛合金固溶处理后组织的影响不大。研究发现,合金经固溶+时效处理,合金拉伸强度均随固溶温度的升高而逐渐提高,720℃固溶+时效12h后其拉伸强...&
(本文共67页)
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TC11钛合金是500℃以下热强性最好的合金,具有比强度高、中温性能好、耐腐蚀性能好等优点,在航空航天领域得到了广泛应用,主要用于制造压气机盘、叶片、环形件和紧固件等零件以及飞机结构件。本论文借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、透射电子显微镜、拉伸力学性能测试以及热模拟试验等手段研究了TC11钛合金的高温变形行为及热处理工艺对合金组织性能的影响,获得如下主要研究结果:(1)采用热/力压缩模拟试验,研究了TC11钛合金的热变形行为。分析了热变形参数对该合金高温塑性变形过程中流变应力的影响,并结合热压缩变形的应力-应变曲线,求得了合金高温变形的材料常数,建立了合金高温变形流变应力本构方程。结果表明:该合金变形抗力随着变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高;随着变形温度的升高,合金流变应力软化的幅度在降低,对应的峰值应变εp逐步减小,材料开始发生动态软化的时间也随之减小。(2)研究了TC11钛合金高温塑性变...&
(本文共74页)
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钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好、导热系数低等优点,被广泛应用于航空航天、化工、石油等领域,被称为"战略金属"[1,2]。近几年来,由于具有优良的力学性能,钛合金已广泛用于各种体育器械,例如钛合金网球拍[3]。TC21钛合金具有稳定的力学性能,良好的强度、塑性、断裂韧性的匹配,是一种非常有应用前景的高强高韧钛合金[4]。本文通过研究不同热处理工艺对TC21钛合金微观组织和力学性能的影响,优化热处理方案,为钛合金的热处理工艺提供科学依据。1试验材料与方法真空熔炼的TC21钛合金化学成分见表1。铸锭经M132型自由锻机锻造后空冷,工艺为锻造温度930℃,由准50 mm热轧至准25 mm。将锻造后试样切割成小样,在箱式电阻炉中进行热处理,热处理工艺为:固溶温度850~975℃,固溶时间1 h,时效温度540~630℃,时效时间0~5h。试样经切割、镶嵌及抛光后制备成金相试样,采用光学显微镜观察其金相组织。采用MTS810万能试验...&
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