二次軋制參數(shù)和退火熱處理對TA5-A鈦合金熱軋板力學(xué)性能的影響

鈦合金具有良好的物理性能、力學(xué)性能以及耐海水腐蝕性能，在海軍裝備上大量應(yīng)用，其典型的牌號有TA5、Ti31、Ti80和Ti75等。TA5是一種單相A型鈦合金，具有中等強(qiáng)度、良好的焊接性能及耐海水腐蝕性能，但其在熱加工過程中的變形抗力較大，表面易出現(xiàn)裂紋，使其成材率不高。為改善鈦合金的熱加工性能，研究人員對其熱變形特征、變形機(jī)制以及熱變形過程中的組織演化規(guī)律等進(jìn)行了大量研究。

國內(nèi)關(guān)于TA5鈦合金板材加工工藝、熱處理工藝（常規(guī)為熱軋后退火處理）的研究報道較多，但如何通過制定合理的軋制工藝和熱處理工藝來滿足其實(shí)際使用性能的研究還比較少。為此，科研人員對TA5-A鈦合金進(jìn)行了熱軋及退火熱處理，研究軋制變形率和退火工藝對其顯微組織及力學(xué)性能的影響，以期得到較好的軋制工藝及熱處理制度。

試驗(yàn)用TA5-A鈦合金的化學(xué)成分均符合GJB944-1990《潛艇用TA5-A鈦合金板》的要求，具體為（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）Al4.37～4.39，O0.08～0.10，B0.0034～0.0038，F(xiàn)0.068～0.082，Si0.04，C0.009～0.012，N0.010～0.013，H0.001。用熱分析法測得它的相變溫度為（1000±3）℃。

試驗(yàn)用TA5-A鈦合金板坯的初始厚度h1分別為58、70、67、70mm。先進(jìn)行開坯和中間軋制，然后將其加熱至960℃，保溫250min后進(jìn)行一次軋制，一次軋制的變形率為65%～67%。然后采用不同的二次軋制工藝進(jìn)行熱軋，即再將板料加熱至θ1（二次開軋溫度），對應(yīng)h1分別為940、940、940及920℃，保溫65～85min后進(jìn)行不同道次的二次軋制，二次軋制相對應(yīng)的總變形率分別為59、66、64、及66%，終軋溫度為θ2，相對應(yīng)的分別為852、753、836及797℃，軋制完成后的板材厚度均為24mm（h2），軋制道次分別為6、6、10、10。最后對板材進(jìn)行熱處理，對應(yīng)前二種h1具體為500℃×0.5h；500℃×0.5h+600℃×1h，后二種h1具體為500℃×1h；600℃×1h。

在鈦合金板材上沿軋制方向截取金相試樣、拉伸試樣和沖擊試樣，進(jìn)行力學(xué)性能測試。結(jié)果表明：

（1）在加熱制度相同的條件下，因鈦合金板材邊部降溫快，塑性差，故而軋制變形率較大且終軋溫度低的板材邊部出現(xiàn)了較多裂紋；

（2）較大的軋制變形率有利于提高熱處理后鈦合金的強(qiáng)度、塑性和韌性，終軋溫度控制在800℃左右比較合適；

（3）隨著退火溫度升高，鈦合金板材的伸長率和斷面收縮率均升高，而強(qiáng)度及沖擊韌性則均下降。