钛脊合金拥有耐高温、耐蚀、比强度高、密度幼及耐低温蹬着异机能，在海洋工程、航空发起机、氢 氧发起机、化工等分歧领域都有极度宽泛的利用，发展远景优良［1-2］。TA15钛合金是一种高铝 当量近α合金，名义成分为Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V，是我国科研人员在前苏联ＢＴ-20合金 基础上改进而得［3-5］。TA15钛合金兼有α型和α＋β型钛合金的利益，如优良的热加工 性、热强性、可焊接性和可热处置性，较高的室温及中温强度，可在450～500℃持久使用，被利用 于整体隔框、进气路格栅防护罩和中央翼下壁板等部件［6-7］。随着航空航天工业的发展，对各类管 件的机能要求也越来越高，而钛合金管材由于冷加工机能较差、成材率低的特点，仅有TA18、TA1 2等少数几个商标的合金管材有利用，TA15钛合金管材的研造，能够扩大钛合金管材利用的领域，意 义沉大。

为相识TA15钛合金管材的机能变动法规，获得机能优异迪胙合金管材，本文通过对分歧热处置造 度下TA15钛合金管材的组织及力学机能进行分析，得出热处置工艺对组织及机能的影响，为TA1 5钛合金管材工业化利用提供参考。

1、试验资料与步骤

试验所用资料为西部钛业出产的3次真空自耗电弧炉熔炼铸锭，锭型720mm，化学成分如表 1所示，经金相法测得β→α相变点为990～995℃。

铸锭经β区、α＋β区屡次镦拔、成形后造备挤压棒坯，直径为?180mm。挤压棒坯经挤压 后造备挤压管坯，规格为?120mm×16mm。经LG150轧机一路次轧造为?100mm×12mm，轧态组织见图1。在轧造后的管材上取样，选取马弗炉实现分歧造度热处置，具体热处置造度设计为750～1050℃之间，每隔50℃进行一次热处置试验，保温1ｈ后空冷至室温。

图 １　轧造态 ＴＡ１５ 钛合金管材的显微组织（ａ）横向
；（ｂ）纵向

Ｆｉｇ． １。停椋悖颍铮螅簦颍酰悖簦酰颍 ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｌｌｅｄ ＴＡ１５ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｐｉｐｅ（ａ） ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ
； （ｂ） ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ

分歧温度热处置后的TA15钛合金管材试样通过电子全能试验机进行室温拉伸机能测试，拉伸试样 凭据GB/T 228．1—2021《金属资料　拉伸试验　第1部门：室温试验步骤》造备。依照GB/T 229—2020《金属资料　夏比摆锤冲击试验步骤》 要求，在摆锤式冲击试验机上进行室温冲击试验。选取Ｕ形缺口试样，尺寸为10mm×10mm×55mm。每种机能测试2组数据，求均匀值，以削减试验所带 来的误差。利用ＯＬＹＭＰＵＳ颠倒式光学显微镜对热处置后的TA15钛合金管材显微组织进行观察。

2、了局与会商

2.1　分歧热处置造度对显微组织的影响

图2为分歧热处置造度下TA15钛合金管材的显微组织。热处置温度为750～950℃时 ，显微组织由初生α相（αｐ）＋β转变体组成。α相横纵向差距显著，横向呈等轴状状态，而纵向则为条状，但β转变体在分歧方向上未展示出显著的状态差距。当热处 理温杜咨750℃升至850℃时，αｐ相未产生显著变动，而次生α相片层产生了显著的粗化
；随热处置温度进一步升高至950℃，αｐ相及次生α相均产生了显著的回溶，αｐ相数量削减 、等轴化水平升高，次生α相至950℃齐全转变为高温β相并在进一步冷却过程中沉新析出β转 变体
；当热处置温度进一步提高至1000℃以上时，显微组织转变为典型魏氏组织，能够看到粗壮的 原始β晶粒和齐全的晶界α相，在原始β晶粒内形成尺寸较大的“束集”，统一“束集”内有较多的 α片彼此平行，呈统一取向。其中在热处置温度更高的1050℃下，魏氏组织原始β晶粒内形成的 “束集”尺寸更细。1000、1050℃热处置的管材横纵向显微组织差距不大。

图 ２　分歧热处置温度下 ＴＡ１５ 钛合金管材的显微组织

（ａ）７５０ ℃
；（ｂ）８００ ℃
；（ｃ）８５０ ℃
；（ｄ）９００ ℃
；（ｅ）９５０ ℃
；（ｆ）１０００ ℃
；（ｇ）１０５０ ℃
；（ａ１ ～ ｇ１）横向
；（ａ２ ～ ｇ２）纵向

Ｆｉｇ． ２。停椋悖颍铮螅簦颍酰悖簦酰颍 ｏｆ ｔｈｅ ＴＡ１５ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｐｉｐｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ（ａ） ７５０ ℃
； （ｂ） ８００ ℃
； （ｃ） ８５０ ℃
； （ｄ） ９００ ℃
； （ｅ） ９５０ ℃
； （ｆ） １０００ ℃
； （ｇ） １０５０ ℃
； （ａ１?ｇ１） ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ
； （ａ２?ｇ２） ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ

2.2　分歧热处置造度对力学机能的影响

图3为分歧热处置温度下TA15钛合金的力学机能，能够看出，在相变点以下热处置时，随着热 处置温度的升高，钛合金管材的强度逐步降低，而随着热处置温度的进一步提高，超过相变点后，强杜仔明 显提升。从图2可知，当热处置温杜咨750℃升至850℃时，重要产生的组织演变为次生α相片 层的粗化，从而减弱了对位错的钉扎，降低了资料的强度，提升了对宏观裂纹的抵抗能力，增长了冲击机能 。随热处置温度进一步升高至950℃，αｐ相数量削减、等轴化水平升高，且起头逐步析出新的平 直的α相次生片层，这衷飕层结构相邻取向差很幼，位错很容易通过界面传递。现实上影响强度的重要 成分为αｐ相晶粒间距，而从图2能够显著看出晶粒间距随热处置温度的提升有所增大，最终导致了 强度的降落。而冲击机能是次生α相片层宽度、数量综合作用的了局，钛合金在850～950℃ 保温时，次生α相片层产生了粗化、消融且析出了新的次生α相片层，综合导致钛合金在900℃时拥有最佳的冲击机能。随着热处置温度进一步提 高至相变点以上，起头析出全片层结构，片层结构大的比表表积导致其对于位错的钉扎作用加强，强度上升 ，但由于魏氏组织有肯定的方向性且存在陆续的晶界α相，导致合金的塑韧性均显著降落。

图 ３　热处置温杜纂 ＴＡ１５ 钛合金管材力学机能的关系

Ｆｉｇ． ３。遥澹欤幔簦椋铮睿螅瑁椋 ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ＴＡ１５ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ

3、结论

1）当热处置温杜咨750℃升至850℃时，原始轧态TA15钛合金中αｐ未产生显著 变动而次生α相片层产生了显著的粗化
；随热处置温度进一步升高至950℃，αｐ数量削减，等轴 化水平升高，次生α相至950℃齐全转变为高温β相并在进一步冷却过程中沉新析出β转变体
； 当热处置温度进一步提高至1000℃以上时，显微组织转变为典型魏氏组织。

2）相变点下热处置（＜1000℃）时，TA15钛合金的强塑性匹配较好，随着热处置温度的 升高，强度降低，塑性提高，850℃时达到强塑性的最佳匹配。

3）随着热处置温度的升高，TA15钛合金的冲击机能呈先升高后降低的趋向，其中900℃热 处置后冲击机能最优。

参考文件：

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