气体元素对ZTC4铸造钛合金力学性能的影响.pdf

学兔免ww, merit,com
铸造
Sep.2012
FOUNDRY
Vol 61 No9
气体元素对ZTC4铸造钛合金力学性能的影响
刘宏宇,赵军,谢华生,刘时兵,史昆,杨晓曦,刘鸿羽
(沈阳铸造研究所,辽宁沈旧110022)
摘要:为提高ZTrC4钛合金铸件质量,研究了气体元素(H、N、O)含量对ZTC4铸造钛合金力学性能的影响。结果
表明,氢、氮、氧在一定范围内能够提高合金的强度;控制在0.010%~0.012%,氮控制在0.01%~0.02%,氧控制在
0.109%-0.15%时,有利于提高ZTC4钛铸件的综合性能。生产中对自耗电极、铸型、后处理等生产过程进行的技术规
范严格控制有利于控制铸件中气体元素含量,获得优质的钛铸件。
关键词:气体元素:ZTC4钛合金;力学性能
中图分类号:TG146.23文献标识码:A文章编号:1001-4977(2012)09-1006-04
Effect of Gas Elements on Mechanical Properties of
ZTC4 Cast Titanium Alloy
Shenyang Research Institute of Foundry, Shenyang 110022, Liaoning, Chi t i, LIU Hong-yu
LIU Hong-yu, ZHAO Jun, XIE Hua-sheng, LIU Shi-bing, SHI Kun, YANG Xiao
Abstract: To improve the quality of ZTC4 titanium alloy casting, the effects of gas elements(H, N, O)contents
on its mechanical properties were studied. The results show that the given content of gas elements, hydrogen.
nitrogen and oxygen, can improve the strength of the titanium alloy; it is beneficial to improving the
comprehensive properties of ZTC4 titanium alloy casting that the hydrogen, nitrogen and oxygen contents are in
the range of 0.010%-0.012%, 0.01%-0.02% and 0.10%-0.15%, respectively. Strictly controlling technical
regulations of consumable electrode, mold and post treatment in the production benefits the gas contents control
d the high
Key words: gas elements; ZTC4 titanium alloy; mechanical properties
铸造钛合金生产工艺可提高原材料的利用率析,为控制合金气体元素含量的合理范围提供依据
(75%~90%)及降低成本。热等静压(HIP)技术的为生产优质钛铸件提供支持。
应用,使钛合金的力学性能及生产稳定性明显提高,
钛合金铸件得到了广泛应用。
1试验方法
钛在高温下十分活泼,因此在铸造生产过程中
虽然H、N、O这些元素在钛合金组织中都处于间
钛铸件会被气体元素污染,原因主要有以下三方面:隙位置,但氢的溶解是可逆过程,而N、O不是,因此
⑩原材料带入,钛合金自耗电极多是由海绵钛及合金分別设计不同方案测定H、N、O对钛合金力学性能的
元素合成,因此海绵钛及合金元素中的气体元素含量影响。试验选择同一批次、同一热等静压状态下的试
直接决定了钛铸锭中的气体元素含量;②真空炉内残棒。
余气体的污染,真空自耗凝売炉熔炼一般在真空度1.1试样的充氢
5x10~10托(1托=133.3Pa)下进行叫,残余气体会对
试验采用气体渗氢的方法。将充氢试样置于真空
钛合金造成污染;③熔融的钛液与造型材料接触,要热处理炉中,向炉中通入氩气15min,以排出炉管中
做到完全不发生反应是不可能的。
的空气,先后开启机械泵和扩散泵,保持气体循坏
已有研究表明,钛合金中的气体元素含量对钛合将炉加热至650℃,保温1h后,关闭氩气,同时将氢
金的力学性能影响很大,气体含量增多可提高钛合金气通过干燥器通入真空炉中,通过流量计控制氢气的
的强度而降低其塑性。气体元素中又以氢、氧、氮最通入量。充気后试样随灯冷却后取出。
为常见,对钛合金的性能影响最大,本研究对这三种1.2试样中充氧、氮
主要气体元素对ZTC4钛合金的力学性能的影响进行分
采用在钛合金铸锭中分别加人TiN和TiO2的方法将
收稿日期:2012-0405收到初稿,2012-05-10收到修订稿。
作者简介:刘宏宇(1980-),男,工程师,硕士,主要从事钛合金材料及其精密铸造工艺研究。E-mail;sylhyi@126.com