TA15鈦合金化學(xué)成分及性能

TA15鈦合金的名義成分為Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，其主要的強(qiáng)化機(jī)制是通過(guò)α穩(wěn)定元素Al的固溶強(qiáng)化，加入中性元素Zr和β穩(wěn)定元素Mo、V以改善工藝性能。該合金的Al當(dāng)量為6.58%，Mo當(dāng)量為2.46%，屬于高Al當(dāng)量的近α型鈦合金。因此，它既具有α型鈦合金良好的熱強(qiáng)性和可焊接性，又具有（α+β）型鈦合金的工藝塑性。材料的性能由其組織決定，而微觀組織在很大程度上取決于材料的加工工藝。因此，研究TA15鈦合金的熱變形工藝對(duì)其組織和性能的影響具有重要意義。研究人員將重點(diǎn)研究不同鍛造工藝條件下TA15鈦合金試制棒材的組織與性能，以便為實(shí)際生產(chǎn)提供技術(shù)支撐并進(jìn)一步豐富這方面的研究?jī)?nèi)容。

TA15鈦合金化學(xué)成分及性能如下圖：

TA15鈦合金經(jīng)過(guò)三次真空自耗電弧熔煉得到直徑為φ750mm的成品錠。棒材分別采用了三種鍛造工藝進(jìn)行試制。工藝A：開(kāi)坯鍛造在β相區(qū)的高溫進(jìn)行3個(gè)火次的拔長(zhǎng)，成品鍛造在β相區(qū)的低溫進(jìn)行了3個(gè)火次的拔長(zhǎng)，最后摔圓成棒材。工藝B：開(kāi)坯鍛造與工藝A相同，成品鍛造第一火次在β相區(qū)的低溫進(jìn)行一次鐓拔，隨后在靠近相轉(zhuǎn)變溫度的兩相區(qū)進(jìn)行3個(gè)火次拔長(zhǎng)，最后摔圓成棒材。工藝C：開(kāi)坯鍛造先在β相區(qū)的高溫進(jìn)行1個(gè)火次的拔長(zhǎng)，然后再在相同的溫度進(jìn)行2個(gè)火次鐓拔；成品鍛造在β相區(qū)的低溫進(jìn)行1個(gè)火次的拔長(zhǎng)，然后在兩相區(qū)較低溫度進(jìn)行3個(gè)火次的拔長(zhǎng)，最后摔圓成棒材。棒材鍛后均采用空冷，并在800℃退火1h，隨后橫向取樣并加工成國(guó)標(biāo)試樣進(jìn)行組織與性能檢測(cè)。

試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）不同鍛造工藝條件下的棒材力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明：從工藝A到工藝C，棒材的塑性指標(biāo)得到持續(xù)改善，而強(qiáng)度指標(biāo)則是先提高，后有所下降；綜合比較，工藝C具有更佳的力學(xué)性能。

（2）工藝A的棒材的鍛造溫度高且變形不充分使得整個(gè)橫截面晶粒粗大且組織均勻性很差，原始的β晶界未被充分破碎，致使工藝A的棒材力學(xué)性能特別是塑性較差。工藝B的力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)較工藝A的有所改善。工藝C的開(kāi)坯鍛造在β區(qū)進(jìn)行了兩次大變形量的鐓拔，同時(shí)成品鍛造在兩相區(qū)進(jìn)一步降低溫度并保證一定的變形量，使得的棒材組織已經(jīng)被完全充分破碎，組織細(xì)小，為典型的雙態(tài)組織特征。因此，工藝C的棒材的綜合性能最佳。

（3）從室溫拉伸斷口可見(jiàn)，從工藝A到工藝C，棒材斷口的韌窩逐漸增大且深度也在增加。材料的塑性越好，韌窩就越大，越深。可見(jiàn)從斷口特征也說(shuō)明工藝C的棒材具有較好的塑性。