新型鈮鎢合金研制報告-展示頁
2024-08-05 23:34本頁面
【正文】 過程中溫度變化不大，變形均勻，保證了材料性能的一致性，且減少了開裂程度，提高了材料的成材率。對Nb5210415批次棒材心部，中部和邊部分別測試力學(xué)性能，其結(jié)果差別不大（見表2－4）。鐓粗拔長時發(fā)現(xiàn)開裂，立即停止鍛造，切除裂紋，增加熱處理工序，再進行鐓粗拔長。后來經(jīng)過試驗確定鍛造、擠壓開坯為1250℃1400℃加熱，保溫1520分鐘左右；最終樣品960℃1210℃保溫1小時消除應(yīng)力退火，1420℃1550℃保溫1小時再結(jié)晶退火。當(dāng)總加工率為8098%，方能保證了室溫和高溫力學(xué)性能。且在鑄造時產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力及成分偏析，鍛造前沒有很好的熱處理，鍛造時鈮鎢合金錠很容易開裂，甚至整個鑄錠報廢。一般采用分段加熱，保溫，以免溫差過大產(chǎn)生熱應(yīng)力，減小開裂程度。由于新型鈮合金添加多種元素，要求鑄錠成分均勻，元素含量控制在要求范圍之內(nèi)(鈮鎢合金鑄錠化學(xué)成分見表12) 工藝對比試驗和工藝參數(shù) 鍛造開坯工藝 新型鈮鎢合金鑄錠采用中頻機組感應(yīng)加熱，升溫速度較快，加熱過程中會導(dǎo)致表面與中心之間形成很大的溫度差，造成很大的熱應(yīng)力。NbW、NbMo相圖和原子半徑差對鈮強度影響見下圖。 鑄錠化學(xué)成分對力學(xué)性能的影響 在鈮基中加入少量的鎢、鉬等元素形成固溶體時對基體有強化作用，固溶強化是強化鈮合金一個重要的手段。(2)沉淀強化加入鋯等元素在一定溫度下析出強化相，起到沉淀強化的作用。棒 材 鈮鎢合金棒材研究方法和技術(shù)路線 鑄錠檢驗涂層擠壓（鍛造）鑄錠熱處理加熱涂層加熱擠壓（鍛造）檢測鑄錠熱處理→ (1)固溶強化 固溶強化是鈮合金強化的途徑之一。鎢、鉬元素熔點高，原子半徑與鈮相接近形成固溶體，對提高鈮的高溫強度和入編性能有利。(3)加工強化通過反復(fù)“”的加工方式增大總加工率已達到細化晶粒的作用，有效地改善了材料的內(nèi)部組織，提高了材料的綜合性能。鎢、鉬的熔點高，原子半徑與鈮相接近形成固溶體時，對提高鈮的高溫強度和蠕變性能有利。 加入Zr、Y等微量元素所組成的化合物取代晶界的脆性相，減少晶界上非金屬夾雜及間隙元素的聚集，改善合金組織，可提高合金的耐熱性、塑性，是合金易成型。鍛造時易產(chǎn)生裂紋，在以后加工中便產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋的形成和擴展。鍛造工藝流程及工藝參數(shù)見表21表21 NbWMoZr工藝流程及工藝參數(shù)序號設(shè)備名稱工序技術(shù)參數(shù)備注190KW電阻爐加熱200℃涂防氧化層2200KW中頻電源加熱1250℃/14分鐘31噸鍛錘鐓粗41噸鍛錘拔長5200KW中頻機組加熱1250℃/6分鐘61噸鍛錘鐓粗71噸鍛錘拔長81噸鍛錘拔長9200KW真空退火爐消除應(yīng)力退火960℃/60分、5102Pa1150℃/60分、5102Pa10200KW真空退火爐再結(jié)晶退火1450℃/60分、5102Pa11檢測對NbWMoZr0304批次鍛造嚴(yán)重開裂進行分析，其鑄錠組織是粗大的柱狀晶組織，而且有害雜質(zhì)聚集在晶界，削弱了晶間強度。鑄錠開裂情況見如下照片，225.新型鈮鎢合金棒材鍛造加工工藝及工藝參數(shù)基本相同，由于樣品要求直徑較大，但鑄錠較小，固采取鐓粗→拔長→鐓粗→退火→擠壓→鍛造等工序，增大加工率，提高力學(xué)性能。開始時因設(shè)備溫度限制，無法提高均勻化溫度及熱處理溫度，由于溫度過低故組織結(jié)晶效果不太好。退火溫度不同，σb、δ隨退火溫度的提高而提高，見如下表2－2表2－2 新型鈮鎢合金棒材不同退火溫度力學(xué)性能比較編號退火溫度/℃σb∕Mpa∕Mpaδ∕%Nb5210212硬態(tài)960℃/1h1150℃/1h1320℃/1h1450℃/1h圖2－5新型鈮鎢合金棒材不同退火溫度與力學(xué)性能的關(guān)系為了減少鍛造開裂程度，Nb5210415批次采取了鑄錠熱處理工序，以達到消除鑄造應(yīng)力和降低鑄錠硬度目的。經(jīng)過變形的坯料，粗大的柱狀晶得到一定程度的破碎，內(nèi)部組織得到改善（見照片9）,強度性能和成品率均得到提高，力學(xué)性能對比見表2－3。表2－3力學(xué)性能對比批號狀態(tài)力性備注σb∕Mpa∕Mpaδ∕%02－12c硬態(tài)室溫04－154392802－12退火態(tài)1450℃/1h真空退火04－1502－12c高溫1311251600℃04－15136131表2－4 Nb5210415批次心部力學(xué)性能測試結(jié)果編號取樣部
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