引言

钛因拥有低密度、高强度、优异的耐侵蚀性
，以及优良的生物相容性
，成为航空航天、轨路交通、医疗器械、化工设备、海洋工程和汽车造作等行业的梦想资料[1-2]。TA15钛合金是一种近α型钛合金
，与其他钛合金相比
，拥有优良的焊接机能以及优良的加工机能
，该合金焊缝区域的力学机能与母材相当
，在复杂结构件的造作中拥有优势
，且TA15钛合金能够通过多种加工步骤成形
，如铸造、轧造和挤压等
，便于造作复杂状态的零部件[3-4]。

目前已有部门学者对TA15钛合金的退火工艺进行了钻研
，如刘家涛等[5]钻研了退火温度对TA15钛合金显微组织和力学机能的影响；曾菁等[6]钻研了退火对高Mo当量大型TA15钛合金锻件组织与拉伸机能的影响；董少峥等[7]则钻研了退火温度对TA15钛合金高温与室温拉伸机能的影响。固然已有部门学者对TA15钛合金的退火工艺进行钻研
，但目前的退火温度通常以两相区温度为主
，且重要钻研退火温度对微观组织以及力学机能影响
，鲜有关于织构方面的钻研。

故本文结合目前钻研近况
，钻研TA15钛合金经分歧温度区间退火后的组织、织构以及拉伸机能拥有沉要意思。首先
，这不仅能添补有关钻研领域的空缺
，深入对TA15钛合金热处置机造的理解
，还能为优化其加工工艺提供科学凭据；其次
，从工程利用的角度来看
，相识退火温度对TA15钛合金组织、织构及拉伸机能的影响
，有助于选择最佳的热处置参数
，从而提高资料的综合机能
，耽搁使用寿命
，降低出产成本。

1、试验资料及步骤

选用TA15钛合金板材作为钻研资料
，相变点为993℃
，具体化学成分如表1所示；诓獾玫南啾涞阄露
，别离设计两相区温度(960℃、980℃)以及单相区温度(1000℃、1020℃)对TA15钛合金进行退火处置
，退火功夫均为2h
，具体加热温度以及加热功夫参数详见表2
，其中AC代表合金加热实现后进行室温冷却。

表1TA15钛合金板材成分(质量分数)

表2退火工艺规划

实现退火处置后
，对TA15钛合金进行取样
，别离对其组织以及室温拉伸机能进行观察与分析。为保障测试与分析的一致性
，所有试样的观察面以及拉伸试样均为板材的轧造方向(RD方向)。合金经退火处置后的微观组织描摹使用OLYMPUS光学显微韭反观察
，合金内部组织结构则选取SUPRA55场发射扫描电镜进行电子背散射衍射(EBSD)测试。在INSTRON全能试验机上进行室温拉伸机能测试
，为确保测试了局的正确性和靠得住性
，从每组工艺中拔取3个试样进行测试
，以均匀值作为该组工艺的拉伸机能指标。

2、试验了局与分析

2.1微观组织

TA15钛合金经分歧温度退火处置后的微观组织描摹如图1所示
，发现当经两相区温度退火处置后
，见图1(a)和图1(b)
，二者的组织均为双态组织
，组织中蕴含初生α相以及次生α相
，其中初生α相描摹以粗壮块状为主
，并伴有肯定数量的等轴状描摹
，而次生α相描摹则以藐幼条状为主。图1(b)相迸宗图1(a)
，组织中初生α相体积显著减幼、数量显著削减
，且等轴化水平也有肯定水平增长
，次生α相的数量则有显著增长但体积未出现显著增大。随着退火温度升高
，在加热过程中
，组织中产生物相转变
，α相向β相进行转变
，加热温度增长则意味着更多的α相向β相进行转变
，导致组织中初生α相含量不休削减；当加热实现后
，在冷却过程中β相向α相产生转变
，但冷却速度较快导致新形成的次生α相来不及成长
，最终形成藐幼条状描摹。

当合金经单相区温度退火处置后
，见图1(c)和图1(d)
，二者组织描摹类似度极高
，组织中均形成显著的粗壮β晶粒
，且在晶粒内部存在藐幼条状次生α相。在加热温度升高至单相区后
，组织中初生α相齐全转变为β相。β相是一种在较高温度下不变存在的相
，拥有更高的原子自由度和较高的扩散速度。在高温前提下
，合金中的原子拥有较高的活动能力
，它们更容易迁徙和沉新分列
，这种迁徙和沉新分列会导致晶粒的长大
，形成粗壮的β晶粒。

2.2织构分析

TA15钛合金经分歧温度退火处置后
，其内部组织描摹产生显著变动
，但仅从组织描摹的变动无法深刻分析其内部晶体结构的变动
，故对经分歧温度退火处置后的合金进行EBSD测试和表征分析。由于钛合金的晶体结构为密排六方结构
，其在塑性变形过程中重要是基面进行滑移
，故对基面{0002}晶面的极图进行分析[8]。

TA15钛合金经分歧温度退火处置后极图如图2所示
，发现合金经两相区温度退火处置后
，二者的极图有显著的变动趋向
，退火温度为960℃时
，组织拥有显著的T型织构
，在退火温度升高至980℃时
，组织出现近T型织构
，取向集中方向起头产生变动
，但发现图2(a)与图2(b)中的织构密度变动较幼
，别离为4.8和5.0。当合金经单相区温度退火处置后
，发现极图产生显著变动
，此时极图出现出显著的R型织构
，且织构密度显著增长至6.7。随着退火温度持续升高至1020℃时
，发现此时的极图与图2(c)靠近
，同样出现出典型的R型织构
，且织构密度为6.8。

随着退火温度的升高
，合金内部原子的活动能力加强
，更容易迁徙和扩散
，在退火过程中
，组织中会产生物相转变
，在相变过程中
，原子沉新分列和组合
，导致织构类型变动
，同时原子的沉新散布和组合
，使得原子间的间隙减幼
，从而导致密度增长。

2.3室温拉伸机能

TA15钛合金经分歧温度退火处置后的室温拉伸机能如图3所示
，发现退火温度为两相区温度时
，合金强度随温度升高而增大
，但是塑性不休降低。在退火温度从两相区温度升至单相区温度时
，合金强度进一步增大
，而塑性则出现大幅度降低
，当退火温度达到单相区温度后
，持续升高退火温度
，合金的强杜纂塑性未出现显著的变动。其中在退火温度为960℃时
，合金塑性机能最佳
，此时合金的断后伸长率A为、断面收缩率Z为；在退火温度为1020℃时
，合金强度达到最大
，此时抗拉强度屈服强度R_p0.2为950MPa。

由图可知
，在退火温度较低时
，组织中初生α相含量较多
，大量的初生α相提供了更多的滑移系
，使得合金在受到表力作用时
，可能通过各类滑移系进行塑性变形
，进而吸收更多的能量
，随着更多的能量被吸收
，合金在受到拉伸并产生裂纹扩大时
，可能越发有效地分散应力
，延缓裂纹的扩大速度
，从而更好地抵抗裂纹的扩大
，故此时合金塑性较高[8-9]。而随着退火温度升高
，初生α相含量削减
，合金塑性降低；当退火温度为单相区时
，初生α相齐全隐没
，导致合金塑性大幅度降低。退火温度升高
，组织中次生α相含量不休增长
，藐幼条状的次生α相拥有藐幼的尺寸
，这暗示组织的晶粒得到了细化
，晶粒细化可能增长晶界数量
，进而提高资料的抗变形能力
，故导致合金强度随退火温度升高而增大[10]。

由图2可知
，退火温度升高会导致组织中织构类型产生变动
，当织构类型产生变动时
，合金内部的晶粒分列方式和晶界结构会产生变动
，进而导致晶粒越发缜密分列
，提高合金的密度和均匀性
，从而提高其强度
，而另一些织构类型可能导致晶粒间的弱衔接增多
，降低合金的整体强度。结合图2与图3能够得出结论
，在组织中存在T型织构时
，合金抗拉强度最大值为985MPa
，当组织中存在R型织构时
，合金抗拉强度最大值为1003MPa
，即当组织中存在R型织构时
，合金强度较高。

3、结论

经两相区温度退火处置后的组织为双态组织
，组织中蕴含初生α相以及次生α相
，初生α相描摹出现块状以及等轴状描摹
，次生α相描摹以藐幼条状为主。经单相区温度退火处置后
，组织中出现粗壮β晶粒以及藐幼条状次生α相。

经两相区温度退火处置后极图拥有T型织构
，织构密度靠近；经单相区温度退火处置后的极图为R型织构
，织构最大密度显著增长至6.8。

退火温度为两相区温度时
，退火温度升高的过程中
，合金强度增大
，塑性不休降低。退火温度为单相区温度时
，合金强度相比两相区温度时更高
，塑性则出现大幅度降低。

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