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        退火制度對(duì)Nb752合金板材組織和性能的影響

        2019-11-10 06:14:22孫小勇
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2019年30期

        孫小勇

        摘? 要:文章通過(guò)對(duì)Nb752合金板材的成品退火溫度和退火時(shí)間的調(diào)整,將不同退火溫度和退火時(shí)間的Nb752合金板材金相組織和力學(xué)性能進(jìn)行比較,確定了適當(dāng)?shù)耐耆俳Y(jié)晶的退火參數(shù)范圍,給出了適合產(chǎn)品要求的退火制度。

        關(guān)鍵詞:Nb752合金;板材成品退火;板材退火組織

        中圖分類號(hào):TG132.3? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A? ? ? ? ?文章編號(hào):2095-2945(2019)30-0079-02

        Abstract: In this paper, through the adjustment of annealing temperature and annealing time of Nb752 alloy sheet, the micro-structures and mechanical properties of Nb752 alloy sheet with different annealing temperatures and annealing times are compared, and the appropriate annealing parameter range of complete re-crystallization is determined. The annealing system suitable for the requirements of the product is given.

        Keywords: Nb752 alloy; finished sheet annealing; sheet annealing micro-structure

        鈮合金同鎢合金和鉬合金相比,具有塑性好,加工和焊接性能優(yōu)良,因而能制成薄板和外形復(fù)雜的零件。其熔點(diǎn)高、比重低、高溫強(qiáng)度大,可作為1100℃以上的高溫結(jié)構(gòu)材料[1],可用作航天和航空工業(yè)的熱防護(hù)和結(jié)構(gòu)材料。

        Nb752合金是通過(guò)固溶強(qiáng)化的具有較高強(qiáng)度的鈮基合金。美國(guó)聯(lián)合碳化物公司Stellite研究分部于1957年開始研究Nb-W-Zr系合金,于1962年挑選了具有良好加工性能和綜合機(jī)械性能相結(jié)合的合金成分:Nb-10%W-2.5%Zr(簡(jiǎn)稱Nb752),于1963年底完成了寬30吋板材的小規(guī)模試生產(chǎn)。

        本文結(jié)合Nb752合金板材的生產(chǎn),研究了成品退火制度對(duì)板材組織與性能的影響

        1 坯料制備及實(shí)驗(yàn)方法

        采用“填充擠壓法”,將Ф150mm的Nb752合金錠制成Ф214mm的擠壓錠,在3150t擠壓機(jī)上擠壓出Ф70mm左右的Nb752合金棒材。再在1250t水壓機(jī)上鍛造為30-35×90-120×Lmm的板坯。經(jīng)過(guò)1300℃×1h真空退火后,在850℃-900℃時(shí)溫軋至3.5-5.5mm。再進(jìn)行1300℃×1h真空退火,在1200mm四輥冷軋機(jī)上冷軋制成0.8×630×L的板材。其加功率為78%-85%。以此0.8mm板材作為本次實(shí)驗(yàn)的坯料。

        對(duì)板材分別進(jìn)行1000℃×1h AC、1100℃×1h AC、1200℃×1h AC、1250℃×1h AC、1300℃×1h AC、1400℃×1h AC、1500℃×1h AC、 1000℃×10h AC、1200℃×10h AC、1400℃×10h AC退火處理,取試樣進(jìn)行力學(xué)性能及金相組織分析。

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        退火溫度對(duì)Nb752合金室溫拉伸性能的影響,見圖1。

        不同退火溫度時(shí),Nb752合金的金相組織,見圖2。

        2.2結(jié)果分析

        從圖1可以看出:在退火溫度低于1250℃時(shí),隨著退火溫度的提高,Nb752合金試樣的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度呈明顯降低的趨勢(shì),延伸率呈明顯的升高趨勢(shì)。在退火溫度高于1250℃時(shí),各性能的變化趨勢(shì)趨于緩和。 退火溫度從1000℃升高到1250℃時(shí),抗拉強(qiáng)度由745MPa降低到565MPa,屈服強(qiáng)度由625 MPa降低到440 MPa,延伸率由13.0%升高到25.5%。而退火溫度從1250℃升高到1500℃時(shí),抗拉強(qiáng)度一直在560 MPa左右,屈服強(qiáng)度保持在440 MPa左右,延伸率在25.5%-29.0%。說(shuō)明在溫度高于1250℃退火時(shí),Nb752合金內(nèi)部的點(diǎn)、線、面缺陷得到充分消除,內(nèi)應(yīng)力基本消除。

        從圖2可以看出,Nb752合金在1200℃以上退火時(shí),再結(jié)晶組織已經(jīng)明顯增加,形變帶逐漸減少,晶粒也相應(yīng)的長(zhǎng)大。在1400℃×1h退火后,Nb752合金再結(jié)晶晶粒已明顯聚合和長(zhǎng)大。因此從顯微組織來(lái)看,Nb752合金板材再結(jié)晶退火的最佳溫度區(qū)間是1200℃-1350℃。根據(jù)退火爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、裝料方式、爐料內(nèi)外層保溫時(shí)間的差異以及實(shí)際生產(chǎn)情況,生產(chǎn)中采用1300℃×1h退火。

        Nb752合金在1000℃×1h退火后,組織沒有明顯的變化,但經(jīng)過(guò)10h長(zhǎng)時(shí)間處理后,沿形變帶邊界出現(xiàn)了少量細(xì)小的再結(jié)晶晶粒。說(shuō)明在同一溫度下延長(zhǎng)保溫時(shí)間,再結(jié)晶程度將顯著提高。如1200℃×1h退火組織和1200℃×10h退火組織也有此類現(xiàn)象。在退火溫度為1000℃-1200℃時(shí),1000℃×10h退火后試樣的力學(xué)性能大致與1100℃×1h退火后試樣的力學(xué)性能相當(dāng),1200℃×10h退火后試樣的力學(xué)性能大致與1300℃×1h退火后試樣的力學(xué)性能相當(dāng)。但是在1400℃時(shí),兩種退火時(shí)間下,試樣的強(qiáng)度變化不大,退火10h的試樣在延伸率上升高較明顯。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        (1)Nb752合金板材的退火溫度可選擇在1200℃-1350℃,本實(shí)驗(yàn)中將其定為1300℃×1h,可以生產(chǎn)出性能穩(wěn)定合格的板材。

        (2)在完成再結(jié)晶退火且晶粒尚未明顯長(zhǎng)大時(shí),Nb752合金板材退火的時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)其強(qiáng)度影響不大,延伸率有明顯升高。

        參考文獻(xiàn):

        [1]陳英.Nb752合金抗氧化涂層的研究[J].材料工藝,1979(01):29-35+45.

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