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科輝鈦業(yè)航空用TC11鈦合金棒的生產(chǎn)工藝與執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)


發(fā)布日期:2025-2-19 10:43:11

TC11鈦合金(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)是一種高強(qiáng)耐熱α+β型鈦合金,廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、葉片等高溫部件。寶雞科輝鈦業(yè)作為GJB武器裝備質(zhì)量管理體系認(rèn)證、武器裝備科研生產(chǎn)單位,對于TC11鈦合金棒的生產(chǎn)工藝、航空執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及加工注意事項(xiàng),結(jié)合航空領(lǐng)域用棒材、鍛件要求,進(jìn)行如下詳細(xì)說明:

一、TC11鈦合金棒的生產(chǎn)工藝

1.熔煉工藝

真空自耗電弧熔煉(VAR): 采用2–3次VAR熔煉,確保成分均勻性(Al、Mo、Zr等元素偏析≤±0.5%),降低氧含量(≤0.15 wt.%)和氫含量(≤0.0125 wt.%)。

冷床爐熔煉(CHM): 用于高純凈度要求,可消除高密度夾雜(HDI)和低密度夾雜(LDI),提升疲勞性能。

2.鍛造工藝

開坯鍛造: 在β相變點(diǎn)以上(Tβ≈1000–1020℃)進(jìn)行鐓粗-拔長,細(xì)化原始β晶粒(晶粒度≤500 μm)。

兩相區(qū)鍛造: 在α+β兩相區(qū)(920–960℃)進(jìn)行多向鍛造,獲得均勻的雙態(tài)組織(初生α相含量40–50%),提升綜合力學(xué)性能。

等溫鍛造: 用于復(fù)雜形狀棒材,在900–950℃下低速變形(應(yīng)變速率0.001–0.01 s⁻¹),減少殘余應(yīng)力。

3.熱處理工藝

固溶處理: 在950–980℃保溫1–2 h后空冷或油淬,獲得細(xì)針狀α'馬氏體。

時(shí)效處理: 在500–550℃保溫4–6 h,析出次生α相(αs),提升強(qiáng)度(室溫抗拉強(qiáng)度≥1030 MPa)和高溫性能(600℃抗拉強(qiáng)度≥600 MPa)。

4.表面處理

噴砂處理: 采用Al₂O₃砂粒(粒度80–120目)清理表面氧化皮,粗糙度Ra達(dá)3.2–6.3 μm。

酸洗處理: 使用HF-HNO₃混合酸(體積比1:3)去除α脆化層,酸洗深度控制在10–20 μm。

二、航空執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

TC11鈦合金棒材的生產(chǎn)與檢驗(yàn)需符合以下航空標(biāo)準(zhǔn):

國軍標(biāo)(GJB)

GJB 2218A-2008:航空用鈦合金棒材規(guī)范,涵蓋化學(xué)成分、力學(xué)性能、超聲波探傷等要求。

GJB 2744A-2007:航空用鈦合金鍛件規(guī)范,適用于TC11鍛棒。

國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)

GB/T 2965-2007:鈦及鈦合金棒材,規(guī)定尺寸公差、表面質(zhì)量等。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HB)

HB 7237-1995:航空用鈦合金棒材超聲波探傷方法,要求A級棒材缺陷當(dāng)量直徑≤1.2 mm。

AMS標(biāo)準(zhǔn)(美國航空航天材料規(guī)范)

AMS 4928:Ti-6Al-4V及類似合金棒材,可作為TC11的參考標(biāo)準(zhǔn)。

三、加工注意事項(xiàng)

1.切削加工

刀具選擇: 采用硬質(zhì)合金刀具(如YG8)或PCD刀具,前角10–15°,后角6–8°,減少切削熱。

切削參數(shù): 低速(vc=20–40 m/min)、中進(jìn)給(f=0.1–0.2 mm/r)、大切深(ap=1–3 mm),避免加工硬化。

冷卻潤滑: 使用高潤滑性切削液(如含Cl⁻極壓添加劑),降低刀具磨損。

2.磨削加工

砂輪選擇: 采用綠色碳化硅(GC)或CBN砂輪,粒度60–80目,硬度K–L級。

磨削參數(shù): 線速度vs=20–30 m/s,進(jìn)給速度vf=0.5–1 m/min,避免燒傷。

3.焊接加工

焊接方法: 推薦氬弧焊(TIG)或電子束焊(EBW),焊前需清理表面氧化層。

焊后處理: 焊后需進(jìn)行去應(yīng)力退火(600–650℃/2 h),防止冷裂紋。

4.表面防護(hù)

氧化防護(hù): 在600℃以上長期使用時(shí),需進(jìn)行表面滲氧處理或噴涂高溫防護(hù)涂層(如Al-Si涂層)。

腐蝕防護(hù): 在海洋環(huán)境中使用時(shí),需進(jìn)行陽極氧化或涂覆防腐涂料。

四、總結(jié)

TC11鈦合金棒材的生產(chǎn)需嚴(yán)格控制熔煉、鍛造和熱處理工藝,確保組織均勻性和性能穩(wěn)定性。加工時(shí)需注意其低導(dǎo)熱性、高化學(xué)活性等特點(diǎn),合理選擇刀具和工藝參數(shù)。符合航空標(biāo)準(zhǔn)(如GJB 2218A)的高品質(zhì)TC11棒材,可滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵部件的嚴(yán)苛要求。


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