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二次退火对螺旋式声测管组织及性能的影响

螺旋式声测管具有优异的性能,例如:比强度高、耐高温、耐蚀、无磁性、生物相容性好等,因而广泛应用于医疗、航空、航天、海洋工程等重要领域。螺旋式声测管板作为常用的钛材大多通过热轧法制备,轧制参数的选择对钛材表面质量以及组织性能非常重要,所以螺旋式声测管的高温力学变形行为受到普遍关注。
由于工业螺旋式声测管室温下的组织为密排六方结构,其变形主要以柱面滑移为主,并且常诱发孪生,在冷变形过程中有产生裂纹的倾向,所以大多数情况下冷轧螺旋式声测管带需要经过退火处理才能使用。目前国内外对冷轧螺旋式声测管的研究较多,但其主要集中在再结晶初始阶段的晶粒尺寸变化和初始结构的形成上,而有关二次退火对螺旋式声测管微观组织和力学性能的影响却未见报道。科研人员以退火态(650℃退火8h)冷轧螺旋式声测管TA1为研究对象,研究了二次退火对退火态冷轧螺旋式声测管微观组织和抗拉强度、屈服强度、断后延伸率等力学行为的影响,揭示二次退火对工业螺旋式声测管生产和加工的重要意义。
试验材料为0.5mm规格TA1冷轧螺旋式声测管,并且已经在氩气保护气氛中进行了650℃×8h的退火处理,主要化学成分(质量分数,%):Ti98.99,Fe0.20,C0.08,N0.03,H0.015,O0.18。根据国标GB/T228.1-2010选用标距尺寸为0.5mm×12.5mm×50mm的拉伸试样,试样使用电火花切割机加工而成,试样长度方向沿材料的轧制方向。将电火花切割产生的余料制成金相试样。使用电阻炉对拉伸试样进行二次退火,退火温度分别为550、590、630、670、710℃,保温时间分别为5、30、60min。为了减少加热过程和冷却过程对材料的影响,待炉温上升到设定温度后再放入试样,保温一段时间后取出试样空冷至室温。使用AG-IS10KN力学试验机对拉伸试样进行室温拉伸试验,采用光学显微镜对试样进行金相观察。试验结果表明:
(1)对退火态冷轧螺旋式声测管TA1进行二次退火,微观组织的变化主要体现在孪晶数量的增加,晶粒尺度变化不明显。
(2)低于650℃的二次退火处理,其屈服强度和抗拉强度基本不变;高于650℃的二次退火引起螺旋式声测管屈服强度明显下降;710℃二次退火30min的工艺条件可以改善螺旋式声测管带的加工性能。
(3)在试验温度范围内,随着二次退火温度升高延伸率呈现增加的趋势;而在710℃退火60min会使螺旋式声测管带塑性下降,材料性能恶化。

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