TA12鈦合金板材成形性能試驗(yàn)

TA12鈦合金屬于近α型熱強(qiáng)高溫鈦合金，通過添加多種合金元素，使該合金在熱穩(wěn)定性與高溫持久性等方面都表現(xiàn)優(yōu)異，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、鼓筒和葉片等零件的制造。目前，國內(nèi)對(duì)TA12鈦合金的研究主要在焊接性能、超塑性、連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變等方面，關(guān)于工業(yè)化TA12高溫鈦合金板材成形性能的報(bào)道較為少見。研究人員對(duì)TA12鈦合金進(jìn)行了室溫和高溫條件下的板材成形性能試驗(yàn)，為其在航空發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用及零件成形工藝的制定提供參考。

試驗(yàn)原料為TA12鈦合金，其名義成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))如下：Al5.2～5.5%，Sn3.0～3.5%，Zr2.8～3.0%，Mo1.0～1.5%，Ta0.4%，Nb0.4%，Si0.30%。合金鑄錠由二次真空自耗熔煉，在輥徑為l200mm的四輥可逆式軋機(jī)上軋制，得到厚度為1.5mm的成品板材。板材成形性能研究方法采用杯突試驗(yàn)和擴(kuò)孔試驗(yàn)。

板材脹形成形性能常用杯突試驗(yàn)評(píng)價(jià)，杯突值IE的大小可以直接評(píng)價(jià)板材的脹形成形能力。該值越大，表明材料的脹形性能及拉深成形性能越好。TA12鈦合金在高溫條件下TA12鈦合金板材的杯突值IE較室溫條件下顯著提高，增加近47%。與其他材料比較，TA12合金的室溫和高溫杯突值偏低，如TC4合金5～7mm和TB8合金7～10mm(厚度0.8㎜)的杯突值。需要注意的是，杯突值與板材厚度關(guān)系密切，以上分析結(jié)果需結(jié)合板厚因素共同考慮。一般同一種金屬材料，在相同的試驗(yàn)條件下，杯突值隨著材料厚度的增加而增大。

比較TA12鈦合金室溫和高溫條件下的沖頭作用力可知，當(dāng)試驗(yàn)板材處于同樣變形程度時(shí)，高溫條件下的成形相對(duì)容易，能夠獲得更好的脹形能力。

圓孔翻邊成形性能常用擴(kuò)孔試驗(yàn)評(píng)價(jià)，擴(kuò)孔率的大小可以直接評(píng)價(jià)板材的翻邊性能，該值越大，表明材料的翻邊性能越好。

根據(jù)TA12鈦合金室溫和880℃條件下擴(kuò)孔率λ的測量結(jié)果可以看出，高溫條件下TA12鈦合金板材的擴(kuò)孔率λ較室溫條件下顯著提高，增加了333%。與其他材料相比，TA12合金的室溫和高溫?cái)U(kuò)孔率λ偏低，如TB8合金33.5%(厚度0.8㎜)和TB5合金58.7%(厚度0.8㎜)的擴(kuò)孔率。由于擴(kuò)孔率λ與板材厚度有關(guān)，分析結(jié)果也需參考板厚因素評(píng)價(jià)。

經(jīng)試驗(yàn)和分析表明：

1)TA12鈦合金板材的室溫脹形能力較差，杯突值IE在3.0mm左右;高溫條件下能夠提高到4.4㎜。

2)TA12鈦合金板材室溫翻邊能力較差，擴(kuò)孔率在3%左右;高溫條件下可以提高到13%。

3)對(duì)于TA12鈦合金板材零件的加工工藝，建議應(yīng)用于具有脹形、拉深和翻邊特征零件的高溫成形。