钛脊合金拥有比强度高、耐蚀性好、生物相容性优越等机能特点，享佑装战术金属、海洋金属、生物金属”等美誉。通过拉伸、挤压、冲压、铸造、轧造等传统加工方式，可获得管材、棒材、型材、线材、板材、带材、条材、箔材等典型迪胙脊合金产品。资料使用环境逐步趋于复杂化和多元化，对相应资料的加工方式和组织、机能要求也变得越来越刻薄，由此衍生出各类越发高效的加工方式（诸如连铸?连轧、半固态加工、喷射成形、包套轧造等）以期可能缩短出产周期、提高效能。

近年来，钛及钛合金板材，出格是 TC4、TA15、TA3G 等在航空、航天、航海、生物医学等方面的利用比沉骤增 [1-2] ，因而，国内表学者先后针对所有可能影响板材轧造工艺的成分进行了深刻钻研。韩盈等 [3] 对比钻研TC4钛合金板材换向及不换向轧造时对组织、织构及机能的影响。发现换向轧造的板材组织更为细密、机能更为优越，板材各向异性
；周博维等 [4] 通过优选变形量以保障板材齐全轧透，从而促使组织散布越发均匀
；思考轧造温度对板材组织及机能会产生影响，进而钻研分歧轧造温区对应的轧造工艺 [5-6] 。

TA15钛合金板通常选取冷轧工艺进行出产，由于钛合金板冷加工变形抗力大、冷作硬化快，导致冷轧出产工序多、工艺繁琐、出产周期较长。包套轧造工艺不仅能同时实现多片板材的制品轧造，并且还能有效保障出产前提的一致性（蕴含加热温度、变形量、压下分配等），这些优势能够显著缩短出产周期，并保障板材批次间的不变性（组织、机能、尺寸等）。

以往是别离钻研包套轧造工艺（轧造温度、变形量、轧造换向方式等）或冷轧工艺（轧程数、变形量等）对板材组织及机能的影响 [7-9] ，但鲜有关于同时对冷轧和包套轧造（以下简称“热轧”）两种工艺造备的合金板的组织及机能的对比探求和分析。本次钻研严格保障板坯的化学成分及规格一致，整个出产过程中只佑装热轧”和“冷轧”两个变量，从而通过节造变量法实现对这两种出产工艺的合金板的组织及机能的对比钻研 [10-11] 。

1 、尝试工艺

尝试以TA15钛合金板作为钻研对象，为保障板 材 轧 造 前 铸 锭 成 分 的 一 致 性 ， 拟 选 用 两 个TA15 钛合金铸锭（记为 1#铸锭、2#铸锭），成分见表 1。每个铸锭拔取两块板坯，别离选取热轧工艺A 及冷轧工艺 B 造备厚度为 1.5 mm 的TA15钛合金板，记为：1#铸锭?热轧工艺 A（1#-A）、1#铸锭?冷轧工艺 B（1#-B）、2#铸锭?热轧工艺 A（2#-A）、2#铸锭?冷轧工艺 B（2#-B），具体工艺路线见表 2。

对比工艺 A 及工艺 B 发现：两种工艺的差距性仅体此刻“半制品热轧之后”至“制品退火之前”的过程中，其余工艺设计及相应参数一致。

四块TA15钛合金板坯在 1 200 mm 四辊可逆式热轧机上实现半制品轧造后，经表表处置合格的别离进行制品热轧或冷轧，直至实现制品退火。在实现退火的制品薄板上剪切取样，对比分析其在纵截面、横截面上的组织，及纵、横方向上的拉伸机能（室温、高温），具体取样方式及地位见图 1。

2、 尝试了局

2.1 分歧轧造工艺的显微组织特点

别离在编号为 1#-A、1#-B、2#-A、2#-B 的制品板材上取纵、横向样品进行显微组织分析，如图 2 所示。对比发现：（1）两种轧造工艺对应的纵、横向样品的显微组织均为 α+β 两相区加工组织，无齐全的原始 β 晶界。两者对应的纵、横向显微组织的初生α 相含量相近，体积分数根本分布在 65%～70%
；（ 2） 两 种 轧 造 工 艺 对 应 的 横 向 样 品 的 晶 粒 度（14.5 级）及晶粒尺寸（2.2 μm）均显著踊踞菹蜓返木Я６龋14.0 级）及晶粒尺寸（2.8 μm），注明制品板材对应的晶粒度及均匀晶粒尺寸仅与纵、横方向

有关，而与轧造工艺无显著关联性
；（3）热轧工艺及冷轧工艺对应的纵截面的维氏硬度根本分布在340～360，横截面的维氏硬度则散布在 310～320，详见表 3。注明维氏硬度也与轧造方向有关，而与轧造工艺无显著关联性。

因而，通过对比分歧轧造工艺的纵、横向样品显微组织发现：不论热轧工艺还是冷轧工艺出产的板材，其对应的显微组织（描摹及含量等）类似。

2.2 分歧轧造工艺的拉伸机能特点

对于轧造板材的 3 个分歧主方向，通常是压延方向强度最高，横向其次。因而，本钻研重要以TA15 薄板的横向拉伸机能作为钻研对象，纵向拉伸检测了局仅列举 3 组，详见表 4。凭据检测了局，别离绘造了两种轧造工艺对应的室温、高温拉伸力学机能的横向变动散布图，如图 3 所示。图 3 中的竖直虚线是表 2 对应 4 种编号的分界限：界限以左为 1#铸锭对应的 1#-A 和 1#-B
；界限以右为 2#铸锭对应的 2#-A 和 2#-B。

（1）室温拉伸抗拉强度。1）热轧料的横向抗拉强度整体高于冷轧料的，且受批次（1#-A 与 2#-A）的影响极
；2）冷轧料的横向抗拉强度散布不不变，受批次（B1#与 B2#）的影响较大
；3）热轧料对应纵、横向室温抗拉强度差较幼，而冷轧料对应的纵、横向室温抗拉强度差较大。

（2）室温拉伸屈服强度。1）热轧料的横向屈服强度整体高于冷轧料的，受批次（1#-A 与 2#-A）的影响不显著
；2）冷轧料横向屈服强度受批次（B1#与B2#）的影响很显著，且整体颠簸性较大。

（3）室温伸长率。热轧料与冷轧料的伸长率变动特点不显著，且受批次影响不显著。

（4）高温拉伸抗拉强度。1）热轧料的横向抗拉强度整体高于冷轧料的，受批次（1#-A 与 2#-A）变动的影响较
；2）冷轧料的横向抗拉强度整体散布较不变，同样受批次性（B1#与 B2#）的影响较
；3）热轧料的纵向抗拉强度低于横向的，而冷轧料的横向抗拉强度低于纵向的。即热轧料及冷轧料均存在显著纵、横向差。

在塑性变动不大的前提下，热轧料的拉伸强度显著高于冷轧料，纵、横向的机能误差较幼，且受批次性的影响较弱。

3、 试验分析

由上述分析可知，两种轧造工艺的纵、横向显微组织及结构特点险些一致，但是纵、横向差距较为显著（晶粒度、晶粒尺寸、维氏硬度等）。此表，热轧料与冷轧料的纵、横向拉伸机能也存在肯定的差距
；诖，尝试对造成钛合金板显微组织及拉伸力学机能产生纵、横向差距的原因进行深刻探索。

3.1 分歧轧造工艺对显微组织差距性的影响

板材受轧造加工方式的影响，导致其内部组织沿压延轧造方向被拉长，进而使得纵向样品的微观组织尺寸大于横向样品的（纵向 2.8 μm/横向 2.2μm）。此表，统一变形量下晶粒的破碎水平大体一致 ， 所 以 纵 、 横 向 的 微 观 组 织 体 积 分 数 相 近（65%～70%）。

退火后样品的晶粒尺寸重要取决于变形水平（主）和退火温度（次），通常变形水平越大或退火温度越低，对应晶粒越藐幼 [12-14] 。（1）本钻研中热轧工艺的变形水平要大于冷轧工艺的，但是两者的晶粒尺寸相近。重要是由于前者属于热加工工艺，轧造实现后由于钢盒的存在而导致钛板散热慢，晶
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；（2）TA15钛合金的再结晶起头温度大体为 800 ℃，再结晶终了温度大体为 950 ℃。

本钻研中的两种轧造工艺对应的退火造度均为830 ℃/50 min 空冷，属于不齐全再结晶退火，退火过程中仅有极少数的晶粒产生再结晶。所以导致两种轧造工艺造备的样品经过制品退火后的晶粒尺寸沿纵、横方向都存在分歧水平的减幼。

两类轧造工艺造备的样品的纵截面的维氏硬度均高于横截面的（约 30）。样品的强度越高，塑性变形抗力越大，硬度值也就越高 [15] 。参照图 3 发现：热轧工艺造备的样品的纵、横向抗拉强度靠近，而冷轧工艺造备的样品的纵向抗拉强度显著高于横向的。再结合强杜纂硬度的关系，揣摩冷轧工艺造备的样品的纵向强度高于横向的，可能导致其纵截面维氏硬度大于横截面的
；但是热轧工艺造备的样品的纵、横截面维氏硬度差不切合相应的强度变动法规，可能是受热轧工艺的影响导致更微观界面的差距所引起（诸如织构的散布等）。

3.2 分歧轧造工艺对拉伸机能差距性的影响

相较于冷轧工艺，热轧工艺对TA15钛合金板的拉伸机能的作用成效更为显著，能够获得纵、横向差距较幼的综合力学机能。这是由于冷轧会产生方向性较为明确的织构，而热轧则会弱化织构的方向性，进而减幼板材的纵、横向组织及机能的差距，获得优异的综合机能 [16] 。

钛合金拥有较高的屈强比，在板材中尤为显著。尝试别离推算和对比了两种轧造工艺造备的板材沿纵、横向的屈强比，发现：两者对应的纵向屈强比根本分布在 0.90～0.93，而横向屈强比则散布在0.97～0.99
；热轧工艺造备的样品对应的横向屈强比最高（0.98～0.99），冷轧工艺造备的样品对应的横向屈强比居第二（0.97～0.98），热轧工艺造备的样品

对应的纵向屈强比次之（0.92～0.93），冷轧工艺造备的样品对应的纵向屈强比最。0.90～0.92）。热轧工艺造备的样品对应的纵、横向屈强比均略高于冷轧工艺的，间接批注热轧造备的TA15钛合金板抗变形能力较强，更不易产生塑性变形。

4、 结论

（1）热轧和冷轧两种工艺在 830 ℃/50 min 的制品退火造度下，可获得初生相体积分数为 65%～70%、晶粒度等级为 14.0～14.5、晶粒尺寸为 2.2～2.8 μm、维氏硬度为 312～356 的两相区加工组织。这两种工艺对应的组织特点类似。

（2） 在伸长率变动不大的前提下，热轧工艺对应的样品的强度显著优于冷轧工艺的，且纵、横向强度差距较幼，受批次影响较弱。

（3） 热轧工艺会弱化织构的方向性，减幼板材的纵横向组织及机能差距，且受批次的影响较幼。

（4） 两种轧造工艺对应的纵、横向样品的屈强比 存 在 一 定 排 布 规 律 。 大 体 遵 循 ： 热 轧 横 向（0.98～0.99）、冷轧横向（0.97～0.98）、热轧纵向（0.92～0.93）、冷轧纵向（0.90～0.92）的挨次降低。

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