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Ti53311S高温钛合金（化学成分）航空航天钛合金热处理工艺
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-04-21
Ti53311S（Ti-5Al-3Sn-3Zr-1Mo-1Nb-0.3Si）是一种近α型高温钛合金。合金具有良好的高温瞬时强度、抗蠕变性能以及热稳定性，使用温度可以达到550℃，可用于制造喷气发动机和燃气涡轮发动机的压气机盘、叶片。目前主要用于卫星姿态控制发动机喷注器。
Ti53311S（Ti-5Al-3Sn-3Zr-1Mo-1Nb-0.3Si）是一种近α型高温钛合金。合金具有良好的高温瞬时强度、抗蠕变性能以及热稳定性，使用温度可以达到550℃，可用于制造喷气发动机和燃气涡轮发动机的压气机盘、叶片。目前主要用于卫星姿态控制发动机喷注器。
Ti53311S钛合金的常规热处理制度是高温淬火＋时效，但在生产执行过程中较为复杂。这是由于该合金棒材在高温淬火时，热加工产生的表面裂纹很容易向纵深发展，导致棒材表面裂纹在后续的机加工过程中去除不干净。因此，在生产过程中，需在淬火前对该合金棒材增加一次机加工，将表面裂纹去除干净，这使得该合金棒材的生产成本提高。为此，提出了将低温退火工艺应用于Ti53311S钛合金棒材生产，并探索了低温退火工艺中的最佳温度和保温时间，以及低温退火和高温淬火＋时效两种不同的热处理方式对两相区加工的Ti53311S钛合金棒材组织与性能的影响，旨在为实际生产中优化Ti53311S钛合金的热处理制度提供依据。
实验所使用的Ti53311S钛合金铸锭经三次真空电弧炉熔炼而成，尺寸为Φ440 mm，金相法测定该合金的（α＋β）/β相转变温度为1000～1010℃。铸锭经开坯锻造、两相区多火次锻造以及精锻加工成Φ50mm棒材。在精锻棒材上取样后，将试样分别在550、600、650、700℃保温60min，然后测试其室温力学性能，从而确定棒材低温退火的最佳温度。再分别研究当采用低温退火（650℃×30、60、90、120min/AC）和高温淬火＋时效（980℃×30、60、90、120min/WQ＋650℃×6h/AC）两种热处理制度时，保温时间对棒材性能与组织的影响，并对经两种热处理工艺处理后的棒材的性能进行对比。在热处理后的棒材上切取金相试样和拉伸试样，分别对其进行显微组织观察以及室、高温力学性能测试。试验结果表明：
（1）经两种不同热处理制度处理后，均能获得满足Q/XB 1517－1998标准要求的Ti53311S钛合金棒材。经650℃低温退火处理后可获得等轴α＋β组织，经高温淬火＋时效处理后可获得等轴初生α＋含针状α的转变β双态组织。
（2）在生产中，可根据实际情况选取更为适宜的热处理方式。其中，较为经济的热处理方式为650℃×60min/AC；可获得较好力学性能的热处理方式为980℃×（30～90）min/WQ＋650℃×6h/AC。
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