钛合金拥有比强度高、韧性好、焊接机能好和耐侵蚀等多多利益
，很好地满足了舰船资料所需的重要个性
，齐全具备舰船资料所要求的耐蚀、耐久、牢固、靠得住和不变等各类特殊机能要求[1]
。因而
，钛合金被誉为“海洋金属”
，是海洋工程最有前途的金属资料之一[2-3]
。舰船往往体型较大
，所需资料用量很大
，钛合金高昂的成本限度了其在舰船领域的规；
。中船725所与701所、宝鸡钛业股份有限公司合作研造了低成本的Ti70钛合金
，这种针对舰船利用迪胙合金是在俄罗斯TA16的基础上
，通过增长廉价的Fe作为合金元素
，调整Al、Zr含量
，开发而成的近α中强钛合金
，为钛合金在海洋领域的大规模利用提供了有利前提
。

Ti70研造之初就被定位为船用结构资料
，通常轧造为薄板作为结构件的壳板使用[4-5]
。随后
，经过冷成型/热成型、焊接和校型
，得到最终产品
。目前
，固然Ti70已经得到规；
，但是由于对其热成型机能钻研较少
，导致成型曲面复杂水平受限
，进而限度了Ti70的利用
。探索4mm厚Ti70板材的热成型机能
，结合组织演变法规对力学机能的影响
，进而实现组织对力学机能的调控
，扩大Ti70的利用领域及规模
。

1、试验资料及步骤

试验所用4mm厚Ti70钛板材由双瑞精铸出产
，选取交叉换向轧造方式在α+β两相区经过2个火次轧造而成
，轧造后并进行制品退火热处置
。成分见表1
。

钛合金弹性模量大
，成型后易反弹
，通常必要热成型
，热成型温杜纂变形量成正比
。为探索Ti70板材的热成型机能
，使用模具对Ti70板材进行钟注高温成型：650℃、850℃热成型
。利用ZEISSObserver.Zlm金相显微镜、SU8000扫描电镜和JEM-2100透射电镜对热成型后板材的横截面（TD-ND面
，RD为纵向
，TD为横向
，ND为法向）进行组织观察
。利用SINTECH20/G资料试验机对板材横向试样进行室温拉伸机能检测
，室温拉伸试验按GB/T228.1—2010《金属资料拉伸试验第1部门：室温试验步骤》进行
，选取P7试样
，每个地位取2个试样
，取均匀值
。利用ZBC2302-C摆锤式冲击试验机对板材纵向试样进行低温冲击机能检测
，冲击机能测试依照GB/T229—2007《金属资料夏比摆锤冲击试验步骤》尺度进行
，试验温度-40℃
，每组3个试样
，取均匀值
。

2、试验了局及会商

2.1力学机能

原始Ti70轧造板材的抗拉强度（Rm）和屈服强度（RP0.2）别离为746MPa和677MPa
，延长率（δ）为22.5%
，冲击功KV2为12J
。图1为热成型前后的力学机能
，从图1中能够看出
，650℃热成型后
，屈服强度为556MPa
，与原始轧板相比降落了18%
，抗拉强度为708MPa
，并未产生显著降落
，延长率为19.5%
，与原始轧板相比降落了13%
，冲击功为15J
，与原始轧板相比增长了25%；850℃热成型后
，屈服强度为523MPa
，与原始轧板相比降落了23%
，抗拉强度为641MPa
，与原始轧板相比降落了11%
，延长率为18.5%
，与原始轧板相比降落了18%
，但是冲击功却达到了53J
，是原始轧板的4.4倍
。随着热成型温度的提高
，大体出现出强度降落、塑性上升的趋向
。强杜纂延长率的降落很有可能是晶粒长大、加工硬化造成的
，850℃热成型后冲击功的大幅增长可能是内部微观组织产生了较为显著的扭转
。

2.2显微组织

RD-TD面内的组织情况如图2所示
。650℃成型时
，显微组织是α相+β相
，α相状态不规定、尺寸不均匀
，β相尺寸较幼
，点状散布；850℃成型时
，α相变得粗壮
，出现结合长大景象
，晶界断断续续
，状态变得规定
，等轴度更高
，β相显著削减
，除零散点状散布表
，部门出现显著粗化且纵横比力大的片状β相
。

TD-ND面内的组织情况如图3所示
。650℃成型时
，轧板层间α相呈条状散布
，其中同化着点状β相
，并未显著扭转原始轧板的组织情况[6-8]；850℃成型时
，在板材内部出现了等轴α相与片状β相分层排布的情况
，初生α相产生了显著的结合长大景象
，片状β相方向不统一
，组织显著粗化
。Ti70的相变点为940~955℃[7]
，固然850℃未达到相变点
，但是在成型过程中
，温度和较大的变形量共同推进了α相向β相的转化
，能够清澈地看到部门α相仍处于向β相转化的过程中（如虚线框内所示）
，α相晶界清澈可见
，内部片状β相已见雏形
。

在透射电镜下发现了越发轻微的差距
，如图4所示
。图4（a）是沿α相晶带轴看到的电子衍射花腔
，图4（b）是沿β相[001]晶带轴看到的电子衍射花腔
。650℃成型时
，位错重要集中在α相内
，β相内位错不显著；850℃成型时
，α相内位错显著削减
，β相内部并伴随有细层片状次生α相的析出
。

由于织构的存在
，以及轧造后冷却过程中表层与内部冷却温度及冷却速度的分歧
，导致RD-TD面、TD-ND面组织的差距
。650℃成型时
，显微组织是α相+点状β相
，平行于轧造方向的层内α相近似等轴
，尺寸不均匀
，层间α相取向显著
，组织与原始轧板相比并未产生显著扭转
。850℃成型后
，组织变得粗壮
，晶体取向产生显著变动
，层内、层间初生α相都是等轴状
，β相数量显著增多、纵横比变大及内部有细层片状次生α相析出
。这种组织描摹直接决定了资料的机能
。

1）晶粒尺寸变得粗壮
，等轴化水平也显著改善
，这在肯定水平上降低了室温强度
，并使得塑性机能略有提高
。

2）初生α相结合长大后
，晶界会变得断断续续
，这种显微描摹通；崾箍估慷却蠓档
，但会显著改善资料的冲击韧性[9]
。

3）晶间β相能够削减初生α相内部的应力集中
，削减裂纹的出现
，裂纹产生后
，晶界处纵横比力大的β相导致裂纹扩大方向持续产生扭转
，裂纹扩大获得了更多的延长蹊径
，从而吸收了更多的裂纹扩大职能量
，因而冲击机能很高[10-13]
。

4）β相中析出的细层片状次生α相出现出极度细密、互订交错和缠绕的描摹特点
，这种组织描摹对钛合金拥有极度显著的强化成效
，能够阻滞和偏转裂纹扩大蹊径[10
，12]
。另表
，β相转变组织中片层状α相的增厚能够显著提升冲击韧性机能
。

3、结论

1）热成型过程中
，晶粒变得粗壮导致强度降落
，等轴水平得到提高
，导致塑性得到肯定水平的改善
。

2）650℃成型时
，显微组织是α相+点状β相
，层内α相称轴水平不高
，层间α相维持原有取向
，组织与原始轧板相比并未产生显著扭转
，强度降落
，塑性得到提高
。

3）850℃热成型时
，组织显著粗化
，层内、层间初生α相都是等轴状
，β相数量显著增多、纵横比变大及内部有细层片状次生α相析出
。晶间纵横比力大的β相、β相内析出的细层片状次生α相使得板材冲击韧性大幅提高
，冲击功从12J变为53J
，达到了原始轧板的4.4倍
。

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