锻造、轧制对OBCCTiAlNb合金微观结构的影响
C.J. Boehlert*
摘要：热顶锻和热叠轧对微观结构斜方晶系的的影响都会以体立方晶格(BCC)来研究TiAlNb合金。起始材料锭的成分:Ti_25Al_25Nb(at.%),Ti_23Al_27Nb(at.%), and Ti_12Al_38Nb(at.%)对小雪茄形状的Ti25Al25Nb钢锭进行了轧制预热处理来了解其对微观结构的影响。发现super-transus预热处理造成BCC谷物和表面边缘开裂。锻造和轧制规程进行加热后的材料温度在932-1000°C之间，这些温度低于BCC-transus的温度在Ti23Al27Nb和Ti25Al25Nb和Ti12Al38Nbtransus之上。相比其他两个合金，加工Ti12Al38Nb导致了一个更大尺寸的晶粒。Ti25Al25Nb合金需要超负荷的锻造、轧制。而彻底bccTi12Al38Nb合金表现出最好的可加工性而且需要比较小负荷的锻造、轧制。这和合金的铝含量和o相体积分数有关。为获取均匀微结构含有细O和BCC阶段,缺乏大型BCC谷物之前,Sub-transus处理的合金Ti2AlNb被证明是可行的技术，可能会损害机械性能。 关键词：钛合金;BCC阶段;斜方晶系的阶段 1.介绍
自从通过一个Ti25Al12.5Al(%)1合金运用Banerjee et al逐步发现斜方晶系，钛铝化合物包含O相(基于Ti2AlNb)已经被广泛运用于高温材料。主要是因为它较高的强度和刚度以及他们的蠕变和抗氧化性能，最近的研究结果表明O合金主要的改进性能高于商业钛合金。O合金性能主要依靠强烈的微观结构,因此得以广泛加工。到目前为止,加工O合金的微观结构关系已被调查到一个有限的范围内。大部分的热机的处理基于之前提出的方法论传统a-b钛合金和钛aluminides金属间化合物a2。早期的合金开发工作集中在挤压、锻造, 或滚动操作电弧熔化锭。主要的目的是在于描述平衡阶段,相位转换阶段和力学行为。之后,史密斯等人研究了用箔加工研究微观结构的发展在Ti22Al23Nb和罗兹等其他领域的运用。研究了显微组织演化和晶体结构，Ti22Al23Nb和Ti22Al27Nb等铝箔制品在热轧,冷轧和后续热处理。目前研究大多集中在锻造的一个Ti22Al27Nb合金和热叠轧的Ti22Al23Nb合金的发展与控制微观结构阶段，这些研究都集中在O合金相对狭窄的成分：含O、a2体立方(BCC)。被认为金属基复合材料的应用程序使用箔纤维箔加工。在这项研究中，通过处理微观结构关系和分析O合金包含多种组成成分，以检查到Ti25Al_5Nb,Ti23Al27Nb,和Ti12Al38Nb合金。主要是由于合金中含有较高的铌元素，OBCC两阶段相比a2B2,a2B2O,andO体制温度变化范围更广，因此这样的合金被称为OBCC的合金。微观组织的演变，从融化的锭来伪造煎饼来轧制序毫米厚的薄板。在试图避免大尺寸的粒体，表明不利于机械行为。保守的热机处理技术包括非等温锻造，热叠轧在相对较低的加工温度被选出。除了进一步发展的理解加工过程中微观组织演变的OBCC合金。这个过程描述如何处理温度
影响能力控制微观结构特征，尤其是粒度,强烈影响的力学行为。 2．实验过程
2.1材料和微观结构表征
研究的合金分成两类:Ti2AlNb和Ti12Al38Nb. 目标合金的成分Ti25Al25Nb Ti2AlNb和Ti23Al27Nb.本研究的初始部分涉及检查效果的工艺参数,特别是轧制预热温度在微观结构用小锭之前尝试大规模变形大铸件。这个词用来形容小锭是―雪茄融化‖,因为其尺寸：长度150毫米和直径30毫米，类似一个雪茄，三个300-g雪茄融化称为三重融化，美国空军研究实验室材料指挥部的赖特-帕特森空军基地使用真空感应熔炼。根据化学计量混合Ti2AlNb及其测量成分（表1）按制定的Ti,Al,和Nb元素加热。更大的铸件由直径75毫米、长175-500毫米圆柱体。Ti2AlNb附近其成分（表2）,―感应头骨―融化在Flowserve。注意,对于Ti23Al27Nb，Ti,Al,和Nb是固定组成，而对于Ti25Al25Nb,测量的成分接近Ti25Al23Nb。Ti13Al39Nb过渡接近(见表2),是真空电弧熔化在匹兹堡材料技术有限公司。
表 1 Ti2AlNb 雪茄熔化锭和相应的化学分析作为处理sheetsa
表 2大锭的化学分析
几个样品,从每个材料用钻石切割,通过x射线荧光光谱法测，Kerex公司770型三角洲分析师获得的数据分析由Ti,Al,Nb,和Fe组成元素组成，氮气和氧气的含量是用Leco公司量化模型TC-136氧:氮分析仪测量，使用日本电子光学有限公司电子探针分析仪检测化学成分分布不同阶段之间的测量。粒度(d)和相体积分数确定定量图像分析软件的使用NIH数字化、高对比度,背散射探测器(BSD)拍摄的图像使用徕卡360场发射扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜(TEM)采用一
个JEOLjem-2000外汇电子显微镜和x射线衍射(XRD)被用来确定不同阶段的组成。
表 3轧制过程和参数的Ti2AlNb雪茄熔化锭
2.2 程序
2.2.1 锻造和轧制过程的雪茄融化锭
融化后,下调一线电子放电机(EDM)到一个矩形几何（125X25X20毫米）和涂以耐高温玻璃润滑和保护环境。然后他们被密封在6毫米厚的不锈钢罐，根据2:1的比例从25到12.5毫米的速度在空气中每分钟150毫米单向伪造。预热处理的铸块包括一个在1050°C的等温浸泡15分钟后跟一个1000°C浸泡2分钟前锻造，在锻造、薄饼是慢慢在vermiculite2冷却，可以焊接修复的。在保险疏散和密封在室温下(RT)接受不同治疗方法对后续轧制前预热。执行的滚动操作使用两个高级实验室磨，都按顺序选择要输入更多的工作，到伪造的煎饼和进一步均质显微结构。输入更多的工作到伪造的煎饼和进一步均化微观结构。轧制的包用于最小化温度转变，[13,20]薄钢板的处理过程中发生。每个煎饼的滚动程序（标有A、B和C） 刊载于表3。三个不同的热处理和滚动计划推选产生的范围微观结构。低温热处理包括(A)、(B)、（C）中间温度(15 分钟1000°C)事先向滚动。暴露在空气中其次是一个sub-transus预热阶段（1000℃15分钟）OBCC政权前滚。预热处理煎饼的A组成初始sub transus预热舞台(1h815°C)解散大部分的密件抄送阶段。本热处理和轧制周期就是制造一个细粒度的微观结构与一个小阿的bcc相粒子体积分数，预热处理的煎饼B构成的一个初始预热阶段靠近BCCtransus(1040°C1h)来稳定一个较大的BCC相体积分数而限制晶粒生长，煎饼C收到 24 hpre-rolling热处理在 1200°C。这是井上面的密件抄送transus温度，以均质大粒的完全的密件抄送微观结构。其后，相同预热处理日程安排那样的煎饼B前滚。滚动在冷冲模上执行，因此以后每通煎饼被加热在1000°C为2-3最小值。完成后一半轧制的传递每导致在厚度减少了10%。煎饼B和C都在30分钟1060°C退火和然后在继续之前在1000°C、15分钟加热剩余的滚刀路。由于滚动操作，显著较长工件获得了和由此产生的床单被约3毫米厚。将伪造和forgedand 卷雪茄熔化锭的大小进行比较。
2.2.2锻造和轧制中较大的程序锭
基于低氧回升，相对较低程度的边缘裂缝（见图2）细粒度微观结构(见图3a) 和RT的平衡展示(1237MPa)的拉伸强度和断裂伸长率(5%)（表A[21]）。类似大锭制定轧制和锻造制程，锻造预制棒：直径60毫米，高150毫米。被从每个较大的铸件切和镀膜的电火花加工与高温玻璃然后密封在6毫米厚从环境保护的不锈钢罐。事实程序，组成的两个工件，到了单向伪造(3:1的比例）最终高度为150毫米每分钟的速度。Ti2AlNb合金之前锻造可程序集是在subtransus温度下的热处理，其次是982°C浸泡15分钟、1000°C2分钟。Ti12Al38Nb合金，热处理是在随后的15分钟950°C、932°C浸泡2分钟前锻。注意,尽管对Ti12Al38Nb锻造温度是低于Ti2AlNb附近的合金，它是以上密件抄送-transus BCCtransus下跌所致温度的降低Al内容[19,22]。锻后，每个煎饼被冷中蛭石，Ti23Al27Nb和Ti12Al38Nb的工件经历了统一变形，已删除可以从程序集和EDM砍到75的高度毫米。与Ti25Al25Nb工件，其中，并没有经过统一的变形，没有表面裂缝，经过初步观察锻造工件，讨论的结果。描述了添加程序处理Ti25Al25Nb工件，Ti23Al27Nb和Ti12Al38Nb工件被在保险罐头和锻造到25毫米在一个方向垂直于原来的相同条件下锻造。类似于运行的第一次锻造，程序集可以是均匀变形，再次被拆除工件和煎饼的两侧被砍平行的宽度为75毫米。
图1(a)伪造和(b)伪造和热轧雪茄熔化锭的大小比较。
图2三卷作为Ti2AlNb张低放大照片。
图3作为冷轧微结构的表(a)(b)和(c)这些BSDSEM图像取自厚度部分和滚动的方向是水平的。
图4表A后微观结构的BSD扫描电镜图像975°C的水跟100h的subtransus热处理淬火
锻后，EDMedTi23Al27Nb和Ti25Al25Nb煎饼是在保险罐头和等温地浸泡在815°C1h后跟一个982°C浸泡15分钟前滚动，单向轧制步骤包括就每5分钟在982°C 下浸泡后，为Ti12Al38Nb煎饼,浸泡温度(932 °C)锻造温度完全相同的。每次每个煎饼的减少5-10%，总数减少了约60%，再者总剪应变。计算两个锻造和轧制过程是的为了区别这三个，滚动的负荷被记录为每个阶段上stripchart和测量之间50-70吨减少和合金。最后传递工作是在各自浸泡温度下加热3分钟，然后从炉中删除和垂直为1分钟，以促进蠕变矫直挂。然后他们被冷在蛭石，检验厚度大约是12mm，并没有生产出更薄的箔片。
图5(a)顶部和(b)侧的观点可以装配在第一次竞选Ti12Al38Nb锻造。
图6(a)顶部和(b)侧视图提取的工件在第二次Ti12Al38Nb锻。
3.结果和讨论 3.1微观结构的演变 3.1.1雪茄熔化锭