头条

制动盘出现裂纹状孔洞

制动盘,潮模砂工艺,下型芯(覆膜砂)HT250,缺陷位置固定均在进水口对面铁水交汇处附近,如下图位置,多数成单一长条状或块状内部晶枝状。求教是否是氮气孔?金相检查缺陷附近为珠光体无铁素体。 ...

铸造论坛»技术交流 铸造技术交流 有色金属铸造 钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究
返回列表 发新帖
查看: 655|回复: 0

[钛合金] 钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究

[复制链接]
扫一扫,手机访问本帖
发表于 2021-5-11 11:59:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
铸造app,铸造论坛app
约8分2秒
语音朗读

让她来帮助你!

点击邀请
钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究1691-冯碧玉

文 / 吕孝根,张海成,罗恒军,张富淇,唐庆·二重集团德阳万航模锻有限责任公司
万志奇·中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院


钛及钛合金由于具有很高的强度和耐蚀性,已成为一种新兴的轻金属材料,并在国防军工、石油化工、制药领域及医疗器械、海水淡化装置等方面得到广泛应用。并且,因其具有比强度高、耐高温、导热率低、无毒、生物相容性好等一系列优点而被应用于航空、航天、建筑、体育用品等军用和民用领域。


Ti-6Al-4V 锻件经过喷砂工艺后,锻件表层硬化层较厚,给后续机加工造成困难。因此,在喷砂工序完成后,需通过酸洗将其硬化层去除,并按工艺要求去除壁厚以达到所需工艺要求。钛合金酸洗一般采用HF+HNO3,但由于其在酸液配比中所占比重较大,浓度较高,容易引发比较严重的二次问题。针对以上问题,研究在不同酸洗条件下的腐蚀及氢脆现象,分析影响因素及机理,并制定优化的热处理工艺,以减少氧化层及氢脆。


试验方案

将锻件进行吹砂处理后,采用线切割加工成所需试块,并标记0#~7#,分别对试样进行磨抛,去除切割造成的氧化层。对初始样品表面进行XRD 测试和显微硬度测试,确定表面相结构和硬化层深度。然后将其在不同配方的酸性溶液中进行腐蚀,分别恒温水浴15 分钟后取出试件,将其按照相同的工艺执行,测量酸洗后样品氢含量、失重率、表层相结构以及硬度变化。酸洗液配方见表1。


表1 锻件表面酸洗液配方

钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究5200-冯碧玉

注:0#为锻件原始试样,不进行酸洗


试验结果

酸洗后失重率
Ti-6Al-4V 锻件试样酸洗后,各试样表面形貌如图1 所示。



钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究5281-冯碧玉

图1 Ti-6Al-4V 锻件试样酸洗后表面形貌



从图1 中可以看出,初始试样表面呈黑褐色,经酸洗后,表面都返现出金属光泽。7#样品表面呈现氮化后的彩色形貌。失重率测试结果见表2。


表2 酸洗后样品失重率统计

钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究9758-冯碧玉



表面相结构变化
对酸洗前后Ti-6Al-4V 锻件试样表面相组成分别进行XRD 分析,结果如图2 所示。可以看出,1#~7#试样XRD 图谱较统一,表面α 相已经得到较好的去除。其中,4#和5#试样在40°左右的α相主峰降低明显,表面α 相清除比较彻底,而增大酸洗液浓度,未对α 相的进一步去除有质的提升。



钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究5083-冯碧玉

图2 Ti-6Al-4V 锻件样品酸洗后表面XRD 图谱



酸洗后Ti-6Al-4V 氢含量变化
氢含量测定结果和对应的腐蚀液成分见表3。


表3 酸洗后H 含量测试结果统计

钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究7513-冯碧玉



从表中可以看出,除3#与7#样品外,其他试样中残余H 含量总体相差不大,4#和6#样品H 含量最低。HF 的含量高显著提高了Ti-6Al-4V 中氢的吸附,但HNO3 含量的增大,又对氢具有脱吸附的作用。因此,4#和6#可作为最优酸洗备选配方。


酸洗后表面硬度变化
酸洗后试样的硬度变化汇总见表4。其中,所有样品表面皆在离散位置,选择5 处进行硬度测试,每两个点的距离远大于压痕对角线长度的2.5 倍。


表4 酸洗前后样品表面硬度值(HV0.5)

钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究5669-冯碧玉



从酸洗后硬度测试结果可以看出,0#初始试样表面硬度极高,但经过酸洗后,表面硬度显著降低。其中,1#试样表面硬度相对较高,因其酸洗液HF 含量较低,所以导致表面硬化层可能去除并不彻底。其他试样表面硬度都相差较小,考虑到硬度测试本身的误差,可以认为,其他试样表面硬化层都已经全部清除干净。


通过上述试验可知最优的酸洗液配方为:(1%~3%)HF+(25%~30%)HNO3,锻件经过该配方酸洗后,表面如图3 所示。



钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究8108-冯碧玉

图3 酸洗后表面硬化层示意图



经测定酸洗后锻件表面硬化层0.058mm,氢含量0.002%,满足客户要求。


结束语

本文通过试验验证,在不同配比酸洗液清洗下,对Ti-6Al-4V 锻件表面硬化层去除的变化,找到了最优的酸洗液配方为(1%~3%)HF+(25%~30%)HNO3(酸洗条件为25℃室温,酸洗时间15min),为后续此类锻件酸洗处理提供了有效的解决方案。


作者介绍




钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究7485-冯碧玉

吕孝根

<hr>
硕士研究生,技术开发部工程师,主要从事锻造工艺研究等工作。



——文章来源:《锻造与冲压》2021年第5期




钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究2735-冯碧玉




钛合金锻件表面酸洗工艺试验研究669-冯碧玉

「帮助大家,鼓励一下」
返回列表 发新帖
关闭
快速回复 返回顶部 返回列表