钛合金拥有密度幼、比强度大、耐侵蚀性好、耐热耐低温性好、无磁性、抗冲击性好、焊接机能好等凸起利益，宽泛利用于船舶与海洋工程领域。钛合金在舰船上的利用提高了舰船在海洋环境中服役的寿命和设备的机能。因而钛合金被誉为“未来金属”、“第三金属”、“海洋金属”等[1]。TA5合金是一种全α型钛合金，含有4%铝、0.005% 硼，其抗拉强度比工业纯钛高，属于中等强度合金，可造作成板材、棒材和锻件，是海水环境下的梦想结构资料。目前该合金宽泛利用于造船工业，如耐压壳体、鱼雷发起装置、动力装置等，也利用于各类刀兵造作[2-4]。

试验通过对分歧工艺的TA5钛合金板材组织和机能的对比分析，钻研了铸造开坏、板材轧造、火及热矫形工艺对TA5合金板材显微组织和力学机能的影响法规，但愿能对今后TA5合金板材研造与出产提供肯定的理论凭据，最终获得满足船舶尺度的TA5合金板材。

1、试验资料与步骤

试验选取抚顺特钢经3次真空自耗沉熔的TA5合金Φ610mm铸锭，用化学分析法分析铸锭的成分，化学成分满足：3.3~4.7A1,0.005B，0.30 Fe, ≤0.08 C, ≤0.04 N,≤0.015 H, ≤0.150,其余为Ti（质量分数，% ）。用金相法测定合金的相变点为995℃~1005℃。铸锭经3150t快锻机开坏后，选取1400mm轧机轧造成4.0mm板材。板材经退火、热矫形后进行力学机能测试和显微组织观察，分析分歧工艺对TA5合金板材显微组织和力学机能的影响，具体工艺如表1所示。选取工艺1~9出产的TA5合金板材力学机能如表2所示，其对应的显微组织如图1(a）~(i)所示。

2、了局与分析

2.1铸造开坏工艺对组织与机能的影响

选取工艺1、2和工艺4、5出产的TA5合金板材的显微组织，如图1(a）、图1(b）和图1(d）、图1(e）所示，力学机能见表2。工艺1和工艺4中板坏第2火次铸造均在相变点以上150℃变形。通过工艺1与工艺2、工艺4与工艺5对比可知，选取工艺1和工艺4铸造的板坏轧造成板材后，显微组织粗化并且均匀化水平较低，再结晶等轴α相含量少，个别区域存在带状纤维组织，因而选取工艺1和4出产的板材强度较高，与技术前提要求相比阔气量很大，但塑性变动不大。

2.2轧造工艺对组织与机能的影响

工艺3热轧开坏时选取换向轧造，坏料变形20%~30%后旋转90°进行轧造，显微组织如图1(c)所示，与工艺1相比，如图1(a)所示，换向轧造可充分破碎晶粒，解除方向性，组织均匀化水平高，含有大量的再结晶等轴α相。由于换向轧造组织均匀，退火过程中的能量将更多地用于再结晶晶粒的长大，因而板材强度显著降低，出格是抗拉强度降低幅度很大，塑性显著升高。

工艺2为精轧选取冷轧，其显微组织如图1（b）所示。与工艺5和工艺6精轧选取热轧相比，如图1（e）、图1(f），精轧选取冷轧的板材晶粒尺寸细化，强度显著升高，塑性降低。这是由于冷轧是在再结晶温度以下进行，轧造过程无再结晶产生，产生加工硬化，退火过程才产生再结晶；而热轧是在再结晶温度以上进行，轧造过程产活泼态再结晶，轧后冷却及退火过程中持续产生再结晶，并伴随晶粒长大，进一步使组织均匀等轴化。

工艺5和工艺6的精轧温度别离为相变点以下80℃、相变点以下50℃，其显微组织如图1（e）、图1(f)。由于精轧温度升高，热轧过程中产生的热能更高，存储于晶粒内部的能量更大，为热变形过程中晶粒的回复和长大提供了较高的能量，在轧后冷却和退火过程中部门被破碎的藐幼晶？傻玫匠列鲁ご，推进组织均匀等轴化[5-6]，此精轧温度升高，板材强度降低，塑性升高。

2.3退火及热矫形工艺对组织与机能的影响

工艺6和工艺7的退火温度别离为相变点以下270℃和相变点以下300℃，保温功夫一样，而后均选取一样的热矫形工艺。两种工艺出产的板材显微组织别离如图1(f）、图1（g）所示。

与工艺6相比，选取工艺7出产的板材α相晶粒尺寸显著粗壮，组织等轴均匀化水平高。由于板材退火后进行热矫形，热矫形温度为相变点以下280℃，保温功夫通常在(13~15）h，在保温过程中，最后（2~4）h料温可达到相变点以下300℃。这对于选取工艺6退火的板材来说，由于热矫形过程中的料温低于退火温度，不及以粉碎退火后的组织平衡关系，根基不会影响板材的机能；而对于选取工艺7退火的板材来说，热矫形过程相当于耽搁的退火保温功夫，因而，造成α相晶粒进一步长大，强度降低了50MPa左右。因而在退火过程中，退火温度肯定要高于热矫形过程中的料温，预防后续热矫形过程对板材组织机能产生影响。

板材一次热矫形不平度可达到尺度要求的5mm/m。为进一步改善不平度，板材需选取二次或三次热矫形。工艺6、8、9热矫形温度均为相变点以下280℃，热矫形次数/保温功夫别离为一次/保温（13~15）h、一次/保温（13~15）h+二次/保温（6~8)h;一次/保温（13~15）h+二次/保温（6~8）h+三次/保温（6~8）h。分歧热矫形工艺的显微组织如图1（f）、图1（h）、图1（i)所示。随着热矫形次数的增长，显微组织进一步均匀等轴化，并且再结晶α相晶粒长大，但α相晶粒尺寸的这种轻微变动不及以影响室温拉伸机能的显著变动，如表2所示。因而，板材选取二次或三次热矫形，不会对室温力学机能造成影响,不平度可达到(2~3）mm/m。

3、结论

（1）板坏铸造时，第2火次选取相变点以上150℃变形，造成板材组织粗化，呈纤维状，强度阔气量大，但塑性变动不大。

（2）选取换向轧造的板材组织均匀等轴化，并且再结晶晶粒尺寸增大，板材强度显著降低，塑性显著升高随着精轧温度的升高，再结晶晶粒均匀化长大趋向显著，强度降低，塑性升高。

（3）为了预防热矫形过程对板材组织机能产生影响，退火温杜爪该高于热矫形过程中的料温；板材选取二次或三次热矫形，不平度可达到(2~3）m m /m ,室温力学机能根基不变。

（4）通过工艺1~9对比可知，工艺6不仅单一易行，并且选取其出产的板材组织为均匀细化的等轴组织，强度和塑性匹配优良，不平度达标，因而工艺6为TA5钛合金板材的最佳工艺。

参考文件：

[1]《罕见金属资料加工手册》编写组.罕见金属资料加工手册［M].北京：冶金工业出版社，1984：471-479.

[2]孙建科，盂祥军，陈春和，等.我国船用钛合金钻延注利用及发展[J].金属学报，2002,38（z1）：33-36.

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[4]陈军，赵永庆，；.中国船用钛合金的钻研和发展[J].资料导报, 2005, 19(6) : 67-70.

[5]廖强，谢文龙，曲恒磊，等.热轧温度对TA5-A钛合金板材组织及拉伸机能的影响[J.热加工工艺, 2012, 41(16) : 5052.

[6]孙虎代，王田，陶海林，等.轧造温度及退火温度对TA5钛合金棒材组织和机能的影响[J].中国钛业，2017,(4) :40-43.