TA5钛合金是一种中等强度的全α钛合金，名义成分Ti-4Al-0.005B，拥有良好的耐蚀及焊接机能，被宽泛用于舰船烟囱蒙皮、桅杆等零部件[1-2]。热轧与冷轧是钛合金板材工业出产常见的加工方式，通常对于4mm以上中厚板，可直接选取热轧方式经1~3个轧程轧至制品厚度，而对于3mm以下薄板可选取热叠轧或多轧程冷轧进行加工出产[3-4]。目前关于钛合金的钻研重要是通过扭转轧造、铸造或热处置中某个工艺参数来索求其对合金组织与机能的影响而关于分歧工艺步骤对钛合金组织及机能影响的钻研较少。本文通过对分歧轧造工艺的分析，索求了热叠轧与多路次冷轧对TA5钛合金板材组织及机能的影响，以期对钛合金工业薄板的出产提供肯定的参考。

1、试验资料及步骤

试验选取经三次真空熔炼出产的φ660mm的TA5钛合金铸锭，其化学成分切合GB/T3620.1尺度要求，金相法测试相变点约1000°C。铸锭经开坯铸造后成为轧造用方述120mm×800mm×1000mm。轧造工艺选取自主研发的无包覆热叠轧工艺A和多路次冷乳工艺B，热乳与冷轧均在1450mm四辊可逆轧机上进行。具体工艺路线如下：

工艺A:板坯热轧至5mm—>板材下料切割—>取2片钛板组焊为叠轧包—>930℃加热—>叠轧至3mm—>

650°C退火—>表表处置—>切割为3mm×1000mm×2000mm制品板材。

工艺B:板坯热轧至3.5mm—>800°C再结晶退火—>表表处置—>经20路次冷轧至制品3mm—>650°C退火—>表表处置—>切割为3mm×1000mm×2000mm制品板材。

制品退火后，对两种工艺步骤下板材横截面进行金相组织观察，同时取横向试样进行拉伸及弯曲机能对比分析。金相侵蚀试剂体积配比为HF:HNO3:H₂O=1:4:5,侵蚀后在LeicaDMI5000M金相显微镜上进行组织观察。拉伸及冷弯试验别离在INSTRON5982及WDW-50资料试验机上进行，拉伸取P7试样，冷弯弯芯直径D=3t(为板材厚度），其它试验参数执行GB/T228尺度。

2、试验了局与分析

2.1分歧轧造工艺下制品板组织

图1为分歧轧造工艺下制品板材的组织描摹。

选取工艺A出产的制品板存在显著的拉长变形α晶粒，组织为等轴α+拉长α+晶间β,晶粒均匀尺寸约15μm。工艺B板材退火后已齐全再结晶，无变形组织残留，组织为等轴α+晶间β,晶粒尺寸约10μm。两种工艺相比，工艺B制品板α晶粒状态全数为等轴状，晶粒尺寸藐幼，且组织均匀性显著优于工艺A。TA5钛合金为密排六方结构，滑移系少，变形抗力大，滑移和位错活动必要表界提供更多的能量。

轧造前进行高温加热，可解除上一轧程形成的加工硬化，同时轧造时输人了较高的能量加快了原子扩散，弱化了相邻晶粒间的结合强度，使相邻晶粒在切变作用下更易产生滑动，从而降低变形抗力[8]但不成预防，在加热过程中部门处于有利取向的晶；嵫杆俪ご，导致轧造过程中不易被充分破碎。单张板轧造时，钛板高低表表受到强烈的剪切力，晶粒破碎

较为充分，越靠近中心越靠近平面应力状态，晶粒受到的剪切力逐步降低，晶粒也更不容易被破碎，从而造成表表至中心组织的不均匀性，板材越厚，不均匀水平越高[9]。乳造工艺A中，叠轧包由2片钛板组焊而成，轧造时仅叠轧包的高低表表受到强烈的剪切作用，中央地位两张钛板相互挤压、滑动，剪切作用显著弱化。因而对于单张钛板，高低表表及中心地位受力差距较大，截面各个地位破碎水平出现不均匀性。此表，由于加热温度较高，轧造时同时产生着加工硬化与回复再结晶过程，晶粒不能充分破碎，导致大量的变形晶粒残存在组织中。制品退火时，由于热轧板较低的贮存能以及散布的不均匀性，形核地位较少，再结晶过程以晶粒长大为主，最终造成晶粒尺寸较大，同时拉长变形的晶粒也会持续残存在组织中。

工艺B中轧造所用迪胙板仅为3.5mm,厚度较薄，经多路次轧造后钛板截面各个地位晶粒充分破碎，组织均匀。冷轧板材贮存能较高，制品退火时形核地位多，晶粒来不及长大，因而最终获得的板材晶粒尺寸藐幼均匀。

2.2分歧轧造工艺下制品板机能

工艺A、B制品板的机能如表1所示。从表中能够看出，A与B两种工艺拉伸及冷弯机能均满足GB/T3621尺度要求，且工艺B制品板抗拉强度、屈服强度、伸长率以及最大冷弯角都显著高于工艺A。

与尺度相比，工艺B抗拉强度阔气量达到了50MPa,屈服强度阔气量113MPa,伸长率阔气量11%,冷弯最大冷弯角阔气量25°,阐发出了优异的综合机能。由两种工艺下组织对比分析可知，工艺B晶粒尺寸及组织均匀性要优于工艺A,凭据Hall-Petch公式，晶粒尺寸越幼，晶界越多，造成的强化效应也越显著，同时由于晶粒藐幼，晶粒内部与晶界处应变相差较幼，变形均匀，因而在断裂之前能够接受更大的变形量，所以阐发出了较高的塑性[10]。冷弯机能是与板材表表质量、强度、组织状态等多个成分有关的一个综合指标，从工艺A和B的组织状态来看，工艺B藐幼均匀的晶粒散布更不容易形成应力集中，延长了裂纹萌生，从而对冷弯机能有利。

3、结论

(1)热叠轧工艺出产的TA5制品板存在显著的变状态晶粒，晶粒尺寸较大。与热叠轧工艺相比，多路次冷轧工艺制品退火后，产生了齐全再结晶，且晶粒藐幼，组织散布均匀。

(2)热叠轧与多路次冷轧工艺出产的制品板均满足GB/T3621尺度要求，且多路次冷轧工艺出产的制品板阐发出了优异的综合机能，其强度、塑性以及冷弯机能，要显著优于热叠轧工艺。

参考文件：

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