摘 要:在(α+β)相區(qū)對 TA15鈦合金棒進行鍛造,研究了tβ-15℃、tβ-30℃和tβ-50℃(tβ 為β相變溫度)3種鍛造溫度對合金顯微組織和抗拉強度各向異性的影響。結果表明:隨著鍛造溫 度降低,TA15鈦合金中初生αp 相含量增加,片層狀α相含量減少,厚度和長寬比減小,抗拉強度 提高;TA15鈦合金在tβ-50 ℃溫度鍛造后沿流線方向的抗拉強度可達973MPa,3個方向抗拉強 度的極差隨鍛造溫度的降低而減小;TA15鈦合金鍛造后的拉伸斷口均為韌性斷口,鍛造溫度越 低,初生αp 相含量越高,斷口韌窩越深,而含有較多較細長片層狀α相時,斷口韌窩較淺。

關鍵詞:鍛造溫度;TA15鈦合金;顯微組織;抗拉強度;各向異性

中圖分類號:TG146.23 文獻標志碼:A 文章編號:1000-3738(2022)07-0006-05

0 引 言

鈦合金以其低密度、高比強度以及優(yōu)異的耐蝕 性等特點而廣泛應用于航空、航天、船舶等領域[1]。 其中,TA15鈦合金是在俄羅斯 BT22鈦合金的基礎上研制的一種高鋁當量近α型鈦合金,該合金兼 有α型和(α+β)型鈦合金的優(yōu)點,如良好的熱加工 性、熱強性和焊接性,較高的室溫和中溫強度,可在 450~500 ℃長期使用,因此被應用于整體隔框、進 氣道格柵防護罩和中央翼下壁板等部件[2-4]。目前, 航空用鈦合金主要采用鍛造為主的成型工藝。鈦合 金鍛件的顯微組織與其熱加工歷史(變形、熱處理 等)密切相關,近α及(α+β)型鈦合金在(α+β)相區(qū) 鍛造獲得的雙態(tài)組織具有優(yōu)異的綜合性能[5-6]。近 些年,研究人員對 TA15鈦合金熱加工后的組織和 性能關系進行了深入研究。張旺峰等[7]研究了熱處 理工藝對 TA15鈦合金組織和性能的影響;JI等[8] 研究了不同熱工藝條件下 TA15鈦合金三態(tài)組織中 片層狀α相的演變規(guī)律;WU 等[9]采用熱模擬壓縮 試驗研究了 TA15鈦合金熱變形過程中的熱變形行 為及組織球化過程。

目前,國內(nèi)外對 TA15鈦合金的研究主要集中 在熱壓縮模擬試驗以及單一方向組織與性能之間的 影響關系上,而對該合金不同方向上顯微組織與力 學性能的相關報道較少。作者通過對 TA15鈦合金 棒在(α+β)相區(qū)不同溫度下進行鍛造,研究了鍛造 溫度對 TA15鈦合金鍛件顯微組織和抗拉強度各向 異性的影響,為該合金獲得優(yōu)異組織和力學性能的 熱加工工藝制定提供理論依據(jù),從而為該鈦合金鍛 件生產(chǎn)提供指導。

1 試樣制備與試驗方法

試驗材料為?300mm 的 TA15鈦合金棒;該合 金棒由3次真空自耗電弧熔煉鑄錠經(jīng)β相區(qū)開坯和 (α+β)相區(qū)鍛造而成,化學成分見表1。采用淬火 金相法測得該爐批 TA15 鈦合金棒的相變溫度tβ 為998 ℃。TA15 鈦 合 金 棒 的 顯 微 組 織 如 圖 1 所 示,可見初生αp 相分布于β相基體上,初生αp 相質(zhì) 量分數(shù)約55%,呈球狀或蠕蟲狀且分布均勻。