Analyse et exemples d'application du processus de forgeage des alliages de titane dans l'industrie de l'aviation

Analyse et exemples d'application du processus de forgeage des alliages de titane dans l'industrie de l'aviation

1. Summariser

Avec l'économie nationale de la Chine, le développement des sciences et de la technologie, l'aérospatiale, l'industrie de l'aviation ces dernières années a inauguré une nouvelle opportunité de développement, en particulier dans le projet national de "grand avion", l'industrie de la fabrication de l'aviation civile deviendra un nouveau point de croissance économique menant le développement de la L'économie nationale a une large perspective de développement. Civil Aviation Manufacturing Enterprises Afin d'améliorer continuellement la nature avancée de l'avion, de la fiabilité, de l'applicabilité, d'augmenter la compétitivité des avions intérieurs sur le marché international, le choix des matériaux de fabrication de l'aviation de plus en plus exigeants; Les alliages de titane sont principalement caractérisés par une petite gravité spécifique, une forte résistance et en même temps a une bonne résistance à la chaleur, une résistance à la corrosion, pour devenir le principal choix de matériaux pour les composants des avions modernes, réduisant considérablement le poids de l'avion, de que le TC4 (Ti-6Al-4V) est le principal matériau de l'avion. 6AL-4V) et TB6 Titanium Alliages Forges dans les applications de fabrication de l'aviation.

2.Classification de l'alliage de titane et du processus de forge

Selon la microstructure à température ambiante, les alliages de titane peuvent être divisés en trois types: les alliages de type α, les alliages de type α + β et les alliages de type β, dont la vitesse thermoplastique et la vitesse de déformation α et α + ne sont pas très Près de la relation entre les alliages de type α et β a une bonne forge, mais la température peut être causée par la basse température des précipitations en phase α. Le processus de forgeage de l'alliage de titane est classé en forgeage conventionnel et forge à haute température en fonction de la relation entre la température de forgeage et la température de transition β.

2.1 Forging conventionnel des alliages de titane

Les alliages de titane déformés couramment utilisés sont généralement forgés sous la température de transition β, appelée forgeage conventionnel. Selon la température de chauffage de la billette dans la zone de phase (α + β), peut être subdivisée dans le forgeage à deux phases supérieur et le forgeage biphasé inférieur.

2.1.1 Forge de zone en deux phases inférieure

Le forgeage à deux phases plus faible est généralement dans la température de transformation β inférieure à 40 ~ 50 ℃ chauffage et forgeage, lorsque la phase α primaire et le β en même temps pour participer à la déformation. Plus la température de déformation est faible, plus le nombre de phases α impliquait dans la déformation. Comparé à la déformation de la zone β, dans la région biphasée inférieure du processus de recristallisation de la phase β, est considérablement accélérée, la recristallisation de la formation de nouveaux grains β non seulement le long de la déformation des précipitations des frontières β d'origine, mais aussi dans le grain β Les limites et les lamelles α entre l'intercouche β apparaissent. Produit par ce processus de forgeage élevé, une bonne plasticité, mais sa ténacité de fracture et ses propriétés de fluage ont un grand potentiel.

2.1.2 Forge de zone en deux phases supérieure

Il se trouve dans le point de transition de phase β / (α + β) en dessous de 10-15 ℃ température du début du forge. L'organisation finale après la déformation contient plus d'organisation de transformation β, peut améliorer l'organisation des propriétés de fluage et la ténacité à la rupture; de sorte que la plasticité, la force, la ténacité, la ténacité et les deux du titane et les deux.

2.2 Forgage à haute température des alliages de titane

Également connu sous le nom de «forge β», divisé en deux types: le premier est la billette dans le chauffage de la zone β, dans la zone β pour démarrer et terminer le processus de forgeage; La seconde est la billette dans le chauffage de la zone β, dans la zone β pour commencer le forge -β forgeage ". Par rapport au forgeage à deux phases, le forgeage β peut augmenter la résistance au fluage et la ténacité de fracture, mais également propice à l'amélioration des performances de fatigue de l'alliage en titane.

2.3 Forgage de dépérisation isotherme des alliages de titane

Le processus utilise la superplasticité du matériau et le mécanisme de fluage pour produire des pièces forgées plus complexes, les exigences du préchauffage du moule et maintenues dans la plage de 760 ~ 980 ℃; Presse hydraulique pour une valeur prédéterminée de la pression, la vitesse de travail de la presse par la déformation des blancs de la résistance au réglage automatique. Parce que le moule est changé en chauffage, n'avez pas besoin d'utiliser un faisceau en mouvement si rapide pour éviter le refroidissement rapide. Les avions avec de nombreux pièces formes ont des caractéristiques à paroi mince et à haute teneur en côtes, donc le processus a été appliqué dans la fabrication de l'aviation, comme un processus de forge de précision de précision isotherme en alliage en alliage en alliage en titane TB6.

3, TC4 Analyse des défauts et amélioration des processus

3.1 TC4 Forging Defects and Analysis

Une usine Selon la production de test de test de balise TC4, les pièces de test de plusieurs indicateurs de performance de forgeage ont échoué, y compris l'indicateur de "fracture de stress en note" est inférieur à 5 heures, pour ce problème, tout d'abord devrait être analysé à partir de l'organisation métallurgique et de la morphologie TC4, puis du processus de forgeage pour trouver la raison.

3.1.1 Caractéristiques de l'organisation métallographique et de la morphologie TC4

L'alliage de titane TC4 est l'alliage de titane de type α + β, composé de TI-6AL-4V, organisation recuite pour la phase α + β, contenant 6? de l'aluminium d'élément stabilisateur α, le renforcement de la solidification de la phase α pour améliorer la résistance de la stabilisation du vanadium de la capacité en phase β est faible, donc le nombre de β dans l'organisation recuite est petite, représentant environ 7 à 10 ?

Alliage TC4 Dans différentes conditions de traitement thermique et de traitement thermique, la proportion de la phase de base α, β, la nature et la morphologie est très différente. Température de transformation β de l'alliage TC4 dans 1000 ℃ environ, si le TC4 s'est chauffé à 950 ℃, le refroidissement par air après l'organisation de la transformation α + β primaire de l'organisation; Comme chauffée à 1100 ℃, refroidie par l'air, il s'agit d'une organisation β entièrement transformée entièrement transformée, connue sous le nom d'organisation Weiss. Si le chauffage et la déformation en même temps, l'effet est plus évident, l'alliage TC4 s'est chauffé à la température de transition β au-dessus, mais la déformation est petite, c'est-à-dire la formation de l'organisation de Wei. Ses caractéristiques organisationnelles sont les suivantes: la plasticité, la ténacité à l'impact est plus faible, mais une meilleure résistance au fluage. Si le début de la température de déformation dans la transition β ci-dessus, mais que le degré de déformation est suffisamment grand, alors l'organisation est caractérisée par: la délimitation en phase α des frontières des grains β est partiellement écrasée, en phase α à rayures partiellement déformée, connue En tant qu'organisation nette de panier. Caractérisée par la plasticité, la ténacité à l'impact est meilleure que l'organisation de Wei, similaire à l'organisation en cristal fin équiax, une persistance à haute température et des performances de fluage est meilleure. Si la température de chauffage est inférieure à la température de transition β et que le degré de déformation est suffisant, c'est-à-dire pour obtenir l'organisation équiaxiale. Il se caractérise par de meilleures performances globales, en particulier la plasticité élevée et la ténacité à impact. Si la zone de phase α + β dans la partie à haute température de la déformation et du recuit à haute température sur l'organisation hybride, ses performances complètes sont bonnes.

D'après l'analyse ci-dessus, l'organisation métallographique peut être jugée si la baisse de la performance TC4 peut être causée par le processus de forgeage de deux liens:
① La température de chauffage est trop élevée, atteignant ou dépassant la température de transition β;
② Le degré de déformation du forgeage n'est pas assez grand.

3.1.2 Analyse du processus de forge TC4

La température de forgeage sur l'alliage α + β de la taille des grains β β et les performances de la température ambiante sont avec l'augmentation de la température (transition de phase β au-dessus) de la taille des grains β, tandis que l'élongation et le rétrécissement de la section deviennent plus petites, la plasticité diminue; Afin de s'assurer que les pièces de redoutage TC4 ont une bonne performance globale, devrait être forgé en dessous de la température de transition β. La résistance à la déformation en alliage en titane est plus élevée, mais une mauvaise conductivité thermique; Forging dans le flux en alliage et le martèlement lourd, la déformation résultante peut faire que les parties individuelles de la température dépassent la température de transition β, ainsi que la déformation du degré de surdimension, trop petit et d'autres facteurs provoqueront la taille des grains, donc que la performance du déclin. Complet ce qui précède peut être initialement déterminé peut provoquer des raisons de performance non qualifiées TC4: ① Le lot de chauffage de billette de forgeage.

① Le lot de la température de chauffage des billettes de forge est trop élevé, plus que le point de transition β; ② Forgeant une seule fois pendant le forgeage, la température est trop élevée, plus que le point de transition β.

② Forger un seul martèlement trop lourd, de sorte qu'un degré de déformation unique est trop important, provoquant une surchauffe locale et une recristallisation, de sorte que les performances diminuent.

③ Une fois la température de traitement thermique de forgeage, la température trop élevée, de sorte que la température de forgeage TC4 dépasse le point de transition β, la formation de l'organisation de Wei, réduisant les performances des formes.

3.2 TC4 Forging Process Paramètres Change et Résultats de test

3.2.1 Sélection et résultats des paramètres de test

Pour l'analyse ci-dessus, modifiez les paramètres du processus de forge TC4 (tableau 1) en même temps lors de la forgeage, faites attention à un coup de lumière Light Fast Hit. (Remarque: Taille du matériau ¢ 50 × 113, taille de forge 50 × 65 × 65)

Résultats des tests: Tous les indicateurs de performance sont qualifiés, dont les indicateurs de "fracture de contrainte en marqué" sont supérieurs à 5 heures.

3.2.2 Analyse des résultats des tests

(1) À partir de la température du four et du début de la température de forgeage, la température de chauffage n'est pas trop élevée, même si plus de 20 ℃ peuvent encore être des pièces qualifiées forgées.

(2) Tester en utilisant un seul marteau de marteau frappé rapidement, tester les performances de forgeage jusqu'à la norme, prouvant que la légère frappe rapide consiste à améliorer les performances des formes est un facteur important.

(3) Forger la température du traitement thermique que les paramètres d'origine pour réduire 20 ℃, peut également être un facteur pour améliorer les performances, car du point de vue de la température, si la température du four en raison de la déviation du contrôle de la température atteint 795 ℃, ce qui dépasse la production La spécification de 780 ℃ entraînera une baisse de la performance des formes.

3.2.3 Vérification et conclusion des résultats des résultats des tests

Afin de vérifier davantage les résultats du test, et avec la production d'un test (tableau 2), dans le martelage, maintenez toujours la méthode de battement de lumière rapidement; Résultats du test de forgeage Tous les indicateurs qualifiés de "fracture de contrainte encoche" sont supérieurs à 5 heures.

Testez avant et après les propriétés mécaniques des pièces forgées en alliage de titane TC4 voir ci-dessus (tableau 3). Grâce au test, a conclu que: dans la production de redoutables en alliage de titane TC4, devrait contrôler strictement les paramètres du processus de forge; Tout d'abord, faites attention au forgeage dans la lumière touchée rapidement, réduisez la quantité de déformation d'un seul coup de marteau, et deuxièmement, la valeur théorique de la température de traitement thermique du post doit être réglée dans la plage de 760 ~ 770 ℃ , afin de s'assurer que la qualité de forgeage des pièces forgées TC4.

4.La perspective de développement du processus de forgeage en alliage en titane

Le processus de forgeage en alliage en titane est largement utilisé dans l'aviation, l'industrie de la fabrication aérospatiale, le processus de forgeage isotherme a été utilisé dans la production de pièces du moteur et de composants structurels d'aéronefs; De plus en plus par l'automobile, l'énergie électrique et la navale et d'autres secteurs industriels sont les bienvenus. Dans les pays étrangers, l'application de l'alliage de titane a été développée à un niveau très élevé, appliquée à des températures plus élevées d'alliages tiaux et de composés intermétalliques a été souligné, et de nombreuses recherches; Afin de mieux appliquer ces matériaux, et en même temps, son processus de déformation a également fait beaucoup de recherches. Les gens accordent également de plus en plus d'attention à la plus grande force de la recherche en alliage de titane de type sous-bêta. L'application des alliages de titane et de la recherche de processus de forgeage restera un sujet brûlant.