引言

钛及其合金拥有比强度高、耐热和耐蚀性好等特点
，被宽泛利用于航空航天、化工、海洋工程等领域。TA5钛合金是α相钛合金
，名义成分为Ti-4Al-0.005B,强度中等
，塑性较差
，但焊接机能和抗蚀机能良好
，被宽泛利用于船舶造作领域。

随着我国造船工业的不休发展
，TA5钛合金板材的用量不休增长
，机能要求也不休提高。目前
，对TA5钛合金的钻研重要集中在棒材和锻件的加工与热处置工艺方面
，对宽厚板热处置工艺的钻研较少。本文对TA5钛合金板进行分歧温度的退火处置
，钻研退火温度对TA5钛合金板室温冲击机能和冲击断口描摹的影响。

1、试验资料及步骤

1.1试验资料

试验用资料为3次真空自耗电弧炉熔炼 Φ720 mmTA5钛合金铸锭,其化学成分(质量分数)如下:Al为4.4%~4.5%,B为0.004%~0.005%,Fe为0.23%~0.24%,O为0.11%~0.13%,C为0.006%~0.007%,H<0.001%。铸锭在Tβ以上温度经多火次开坯、镦拔和铸造成厚350mm板坯,再在Tβ以下温度一次轧造成65mmx2300mmxL板材,显微组织为拉长与扭曲状α相和少量藐幼等轴状α相,如图1所示。

1.2退火工艺

选取6种温度对TA5钛合金板进行退火处置
，了局见表1。

表1退火工艺

1.3机能检测

退火后按GJB944A2018《舰船用钛脊合金板材规范》要求造备冲击试样
，在摆锤式冲击试验机上进行冲击试验;选取JSM-IT700HR扫描电子显微镜检验冲击断口描摹。

2、了局与分析

2.1退火温度对冲击机能的影响

分歧退火温度TA5钛合金板冲击机能见表2
，冲击吸收能量随退火温度的变动如图2所示。由表2和图2可知,板材的室温冲击机能随退火温度的升高而提高
，在800℃以上温度退火的板材冲击机能提高较显著,950℃退火的板材冲击机能最好。这是由于随着再结晶水平的增大, α相晶粒尺寸对板材冲击机能的影响更显著。

表2 分歧温度退火的TA5钛合金板的冲击机能

2.2退火温度对冲击断口描摹的影响

分歧温度退火的TA5钛合金板冲击试样断口的宏观和微观描摹如图3、图4所示。由图3可知
，冲击断口可分为纤维区、放射区和剪切唇3部门
，700和750℃退火的板材断口两侧有较大剪切唇
，上部和下部存在较幼的纤维区
，中央放射区较大
，注明冲击试验过程中资料在弹性变形后缺口部位产生微幼的塑性变形
，而后形成裂纹并扩大成较幼的纤维区。裂纹扩大到肯定深度时产生平面应变
，且裂纹达到临界尺寸后急剧扩大形成放射区。800和850℃退火的板材冲击断口两侧剪切唇减幼
，而下部二次纤维区逐步增大。这是由于在该温度退火使资料齐全再结晶
，塑性和韧性提高
，当裂纹扩大至隐语以表靠近试样表表时
，因位错易滑移形成二次纤维区。900和950℃退火的板材断口两侧剪切唇进一步减幼
，中部放射区面积减幼
，下部二次纤维区显著增大。

由图4可知,700~850℃退火的TA5钛合金板断口为准解理+韧窝的混合断口,在准解理面的断裂区存在大量扯破棱和变形韧窝;随着退火温度的提高
，韧窝在塑性变形阶段扩大且深度增长
，断口升沉增大
，扯破棱更显著。900~950℃退火的板材冲击断口有大量韧窝,且韧窝较深,韧窝周围存在极度显著的较薄的扯破棱,展示出典型的韧窝聚合型延性断裂特点,韧窝尺寸越大,在形成韧窝的过程中产生的塑性变形越大
，断裂吸收的能量越多
，韧性越好,因而其冲击机能越好。

3、结论

(1)厚65mmTA5钛合金板冲击机能随着退火温度的升高显著提高
，在800℃以上温度退火的板材冲击机能提高更显著,950℃退火的板材冲击机能最佳。

(2)700~850℃退火的TA5钛合金板冲击断口为准解理+韧窝的混合断口,准解理面的断裂区存在大量扯破棱和变形韧窝;900~950℃退火的板材
，其韧窝在塑性变形阶段被充分扩大和加深,展示出典型的韧窝聚合型延性断裂特点。

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.

[2]郝晓博,张强,陶会发,等.轧造工艺对TA5钛合金薄板组织与机能的影响[J].热加工工艺,2019,48(19):119-120.

[3]何书林,冯永琦,王永强,等.TA5钛合金组织对锻件机能的影响[J].金属学报,2002,38(增刊1):204-205.

[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]王晓亮,杨卿卫,李宇露,等.分歧退火组织对TC11钛合金动态冲击机能的影响[J].资料热处置学报,2023,44(11):92-100.

[6]王春雨,席文君.TC18钛合金冲击缺口敏感性钻研[J].罕见金属资料与工程,2012,41(4):663-666.

[7]崔约贤,王长利.金属断口分析[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1998.

[8]汪启明
，杨晶
，陈海生
，等.大规格Ti80合金棒材冲击韧性各向异性钻研[J].钛工业进展,2023,40(5):9-14.

（注
，原文标题：退火温度对TA5钛合金板冲击机能和冲击断口描摹的影响_胡蕾）