PDF《CT20 钛合金管材的冷弯成型》

第20 卷专辑

1 中国有色金属学报

2010 年10 月Vol.

20 Special

1 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Oct.

2010 文章编号:1004-0609(2010)S1-s0743-05 CT20 钛合金管材的冷弯成型 刘伟,杜宇,卢亚峰,毛小南,戚运连,郭萍(西北有色金属研究院,西安 710016) 摘要:航天发动机液氢管路用 CT20 钛合金管材冷弯成型过程复杂,实际弯曲中发现原始管材的表面和显微组 织对其影响较大. 采用数控弯管机对不同原始状态管材进行冷弯, 采用扫描电镜和光学显微镜等观察组织和断口, 分析弯管断裂及表面缺陷的产生原因.结果表明:表面处理对管材冷弯成型影响不大;

等轴组织管材冷弯成型良 好,片状组织管材不能冷弯成型;

调整数控弯管机的模具和工艺参数可制备外形质量良好的冷弯管材. 关键词:CT20 钛合金;

管材;

组织;

冷弯 文献标志码:A Cold bending of CT20 titanium alloy tubes LIU Wei, DU Yu , LU Ya-feng, MAO Xiao-nan, QI Yun-lian, GUO Ping (Northwest Institute for Nonferrous Metal Research, Xi'

an 710016, China) Abstract: The cold bending process of CT20 titanium alloy tubes used for spaceflight engine tube to carry liquid hydrogen is complex. Numerical control bending tube machine was used to bend the tubes of different original conditions, and the reason for rupture and surface defect of the bending tubes was studied by SEM and TEM. The results show that surface processing has a limited influence on tubes bending, and tubes with isometric microstructure can be bended while those with lath microstructure cannot be bended. The bending tubes with good quality can be processed by adjusting the die and parameter of numerical control bending tube machine. Key words: CT20 titanium alloy;

tube;

microstructure;

cold bending 钛及钛合金具有密度小、比强度高等优异综合性 能,被广泛应用于航空航天等领域[1] .CT20 钛合金 (Ti-Al-Zr-Mo 系)是西北有色金属研究院研制开发的一 种近α型低温钛合金,室温拉伸强度≥600 MPa,伸长 率≥16%.在20 K 低温下,其强度较室温提高一倍, 伸长率仍能保持在 10%以上.由于冷变形性能良好, 可将该合金冷加工成管材.目前,采用该合金制备的 管材已应用于某航天发动机液氢管路系统中[2] . 由于发动机的内部空间结构复杂, CT20 钛合金薄 壁管材在使用前需要通过冷弯的方式被制成弯曲件. 其冷弯曲成型过程复杂,受到直管原始状态、弯曲工 艺、模具设计制造水平等因素的影响,容易出现弯曲 外侧壁厚减薄(甚至开裂)、内侧失稳起皱、截面畸变、 回弹等问题, 导致弯管成品率降低. 对于管材的冷弯, 国内外的研究主要集中在理论解析、数值模拟和实验 模具改进等方面[3?8] . 从实际弯曲过程中发现钛管材的 表面处理、显微组织对冷弯成型也具有很大的影响. 本文作者针对 CT20 直管不同的原始状态(表面处理、 显微组织)、弯曲工艺参数对冷弯成型的影响进行研 究, 为钛管材的弯曲成型及缺陷成因提供依据和参考.

1 实验 1.1 材料 选取 CT20 合金 d35 mm*1.5 mm 冷轧管材分别 通信作者:刘伟,工程师;

电话:029-86231078;

E-mail:neuanakin@126.com 中国有色金属学报

2010 年10 月s744 进行相变点以上保温

1 h、 炉冷和再结晶温度保温

1 h、 炉冷的真空热处理,然后对

2 种不同组织的管材分别 通过酸洗、喷砂+酸洗、抛光+酸洗的方式进行表面处 理. 喷砂颗粒为石英砂,粒度为 0.3 mm.表面抛光 在管材抛光机上进行. 1.2 测试方法 d35 mm*1.5 mm 管材弯曲试验在 VB300HP 数控 弯管机上进行,弯曲半径 R=2D0=70 mm(D0 为直管的 外径),弯曲角θ=120?. 拉伸性能测试在 Instron1195 电子拉伸试验机上 进行;