TA15鈦合金化學成分及性能

TA15鈦合金的名義成分為Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，其主要的強化機制是通過α穩(wěn)定元素Al的固溶強化，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當量為6.58%，Mo當量為2.46%，屬于高Al當量的近α型鈦合金。因此，它既具有α型鈦合金良好的熱強性和可焊接性，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其組織和性能的影響具有重要意義。研究人員將重點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，以便為實際生產(chǎn)提供技術(shù)支撐并進一步豐富這方面的研究內(nèi)容。

TA15鈦合金化學成分及性能如下圖：

TA15鈦合金經(jīng)過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行試制。工藝A：開坯鍛造在β相區(qū)的高溫進行3個火次的拔長，成品鍛造在β相區(qū)的低溫進行了3個火次的拔長，最后摔圓成棒材。工藝B：開坯鍛造與工藝A相同，成品鍛造第一火次在β相區(qū)的低溫進行一次鐓拔，隨后在靠近相轉(zhuǎn)變溫度的兩相區(qū)進行3個火次拔長，最后摔圓成棒材。工藝C：開坯鍛造先在β相區(qū)的高溫進行1個火次的拔長，然后再在相同的溫度進行2個火次鐓拔；成品鍛造在β相區(qū)的低溫進行1個火次的拔長，然后在兩相區(qū)較低溫度進行3個火次的拔長，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標試樣進行組織與性能檢測。

試驗結(jié)果如下：

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

（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的棒材力學性能特別是塑性較差。工藝B的力學性能各項指標較工藝A的有所改善。工藝C的開坯鍛造在β區(qū)進行了兩次大變形量的鐓拔，同時成品鍛造在兩相區(qū)進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，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。可見從斷口特征也說明工藝C的棒材具有較好的塑性。