TA5钛合金因其拥有优良的成形性、强度、焊接机能以及耐海水侵蚀性，宽泛利用于船舶造作行业，例如舰船和潜艇上的一些受力部件、螺栓以及耐压部件等 [1?2]。其名义成分中含有0.005%(质量分数)的B元素，B元素可能细化晶粒、提升弹性模量，因而，TA5钛合金拥有较好的综合机能。而在现实出产过程中，由于TA5为密排六方结构，滑移系较少，变形抗力大，滑移系的开动和位错的活动必要更多的表界能量，板材表表易出现室温景象萌生裂纹，导致TA5钛合金板材的成材率较低 [3?5]。而高温下的热能和轧造时的表界应力会加快原子间的扩散，弱化了晶粒之间的结合强度，最终使得相邻晶粒在应力作用下产生滑动，从而容易产生变形[6-8]。因而，本文通过采取近相变点(T。以下30~50℃)温度、多路次、单向轧造的方式，以改善板材的表表质量,解除板材的横纵向力学机能差距,达到提升TA5钛合金板材质量的主张。其中,20mm板材轧造后选取空冷的冷却方式;55mm板材轧造后选取水冷的冷却方式，以节造厚板冷却过程中的晶粒尺寸长大。最后，通过分歧温度下的制品退火造备了厚度为55和20mm的TA5钛合金板材，并对其显微组织和室温力学机能进行了分析。以期钻研了局为TA5钛合金中厚板的现实出产提供思路和凭据。

1、尝试步骤

本尝试所用资料为厚度为270mm的TA15钛合金板坯，相变点为995~1000℃，板坯重要化学成分如表1所示，满足GJB 944A2018要求。

表1 TA5钛合金板坯重要化学成分(%，质量分数)

轧造设备为轧辊辊身长度为2800mm的四辊热轧机，其中，厚度为55mm的制品板材经过一火次轧造，轧造温度为920~960℃，总变形量约为80%;厚度为20mm的制品板材经过两火轧造，火轧造温度为920~960℃，总变形量约为75%，二火轧造温度为900~940℃，总变形量约为60%。

TA5钛合金板材轧造实现后，厚度为55mm的板材急剧矫直后进行水冷处置，冷却至200℃以下空冷至室温，厚度为20mm的板材急剧矫直后空冷至室温。最后，别离将厚度为20、55mm的制品板材别离在650、700℃进行退火处置。通过LeicaD-MI5000M金相显微镜对微观组织描摹进行观察，通过INSTRON5982资料试验机、JB30B冲击试验机别离对TA5钛合金板材的横纵向室温力学机能进行测试。

2、尝试了局及分析

2.1宏观描摹分析

能够观察到选取多路次幼变形量、增长板坯中央过程补温的措施，板坯表表部门仅出现终部门裂纹。其大多散布在板材的边部区域，这是由于在板材边部失温较严沉，轧造时由于温度差距造成不均匀变形，最终形成表表裂纹。只管如此，相迸宗前期选取其他工艺造备的TA5钛合金中厚板材大面积的出现裂纹(图1a和图1c)，这种轧造方式还是显著改善了板材的表表质量。

2.2微观组织描摹分析

别离为分歧状态下的厚度为55和20mm的TA5钛合金板材横向(Transverse Direc-tion，TD)微观组织描摹，显然，两种退火温度(650和700℃)下的微观组织未发现显著的缺点存在，呈显飕层α组织和等轴α组织的散布状态。当退火温度为650℃时，观察到此时的组织靠近于热轧态下的组织，只有比例很少的等轴α组织，显然，此时再结晶处于起头阶段，在微观组织描摹中观察到有少数的长条状组织。这是由于TA5钛合金板材在高温下长功夫加热，使得择优取向的晶粒迅速长大。而在板材轧造时，板材高低表表受到强烈的剪切力，晶粒破碎较为充分，而位于板材中心的部位，受力情况越靠近于平面应力状态，受到的剪切力较幼，因而，板材中心的晶粒不容易破碎，形成组织不均匀性[10]。由于未产生齐全再结晶，最终一部门中心区域的长条状组织被保留下来。当退火温度为700℃时，再结晶水平进一步提升，长条状组织产生了再结晶转变为等轴组织，等轴α组织的比例进一步增长。

2.3室温拉伸机能

进一步对经650、700℃制品退火的厚度为55mm的TA5钛合金板材的室温拉伸机能进行了钻研，其横纵向的室温拉伸机能别离如图4a和图4b所示，其中，R_m为抗拉强度、Rp0.2为划定非比例延长强度、A为断后伸长率、Z为断面收缩率。经分歧温度退火的TA5钛合金制品板材横纵向的室温拉伸强度相差30MPa以内，其力学机能差距不大。显然，采取近相变点(Tβ以下30~50℃)的高温轧造方式能够有效解除TA5钛合金中厚板的横纵向力学机能的差距。除此之表，当板材制品退火温度提升至700℃时，横纵向拉伸强度均产生了降落，而伸长率和断面收缩率均得到了提升。分析以为:一方面，随着退火温度的升高，再结晶水平进一步提升，板材内α组织进一步球化，等轴α组织比例增长，板材的残存应力进一步得到开释，组织越发均匀;而等轴α组织比例增长，提升了资料的塑形，其与TA5钛合金板材的微观组织描摹也是一致的;此表，随着退火温度的提高，再结晶体积分数上升，降低了资料轧造过程中产生的加工硬化成效。另一方面，经过700℃退火的TA5钛合金板材形成的等轴α组织晶粒尺寸更大，导致资料内部的界面数量削减，对于位错的钉扎作用减幼，细晶强化作用减弱[11-13]。因而，会导致资料阐发出较高的伸长率和较低的室温拉伸强度。然而，经650、700℃退火的TA5钛合金制品板材，其横纵向室温拉伸强度、屈服强度、伸长率均高于GJB944A-2018[9]中TA5钛合金板材机能数据(表2)。尝试了局显示，度相迸宗 GJB 944A2018提高了9.1%，划定非比例延长强度提高了16.1%,伸长率逾越了28.9%。

表2 GJB 944A2018中TA5钛合金板材机能要求

此表，对经650、700℃制品退火的厚度为20mm的制品板材的横纵向室温拉伸机能也做了测试，尝试了局如图5所示。经分歧退火温度退火的厚度为20mm的TA5钛合金板材的横纵向室温力学机能均远高于 GJB 944A20189中的要求。此表，由于板材轧造变形温度均为近相变点，高温轧造有利于解除板材横纵向的机能差距，因而板材也阐发出相近的横纵力学机能。经700℃退火的厚度为20mm的TA5钛合金板材，其横向室温拉伸强度相迸宗GJB 944A-20189提高了12.8%，划定非比例延长强度提高了19.4%，伸长率提高了32.6%。

2.4冲击机能

TA5钛合金用作舰船部件时，会晤对冲击断裂造成资料失效的景象，因而，衡量TA5钛合金板材的冲击机能KV2也是一个沉要的尺度。因而，进一步对TA5钛合金中厚板材进行室温冲击尝试测试，尝试了局如图6所示，其中，T和L别离代表横向和纵向。由图6可知，相迸宗经650℃制品退火的TA5钛合金板材，经700℃制品退火的TA5钛合金板材冲击机能进一步得到提升。分析以为，首先，这是由于更高温度的退火使得资料产生了更充分的回复与再结晶，改善了资料内部的缺点和残存应力，预防了裂纹的萌生;其次，更高温度的退火形成的粒径更大的等轴α组织对于裂纹的扩大起着故障作用，粗壮的等轴α组织有效削减了资料内部的界面数量，使得裂纹必须绕过等轴α组织，增长了裂纹扩大的蹊径，提升了资料的冲击机能 [14?15]。此表，经700℃退火的板材，其横纵向的冲击机能均能满足GJB 944A2018的要求(表2)。

3、结论

(1)选取高温多路次的轧造方式，能够有效改善TA5钛合金板材的成材率和板材横纵向力学机能差距。

(2)通过700℃制品退火的TA5钛合金中厚板材阐发出最优的综合力学机能。

(3)在700℃制品退火的TA5钛合金中厚板材阐发出更佳的冲击机能，资料产生了更充分的回复与再结晶，改善了资料内部的缺点和残存应力，预防了裂纹的萌生。其次，更多粗壮的等轴α组织对于裂纹的扩大起着故障作用。

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（注，原文标题：热处置温度对TA5钛合金厚板的组织和室温拉伸及冲击机能的影响）