摘 要:在(α+β)相区对 TA15钛合金棒进行锻造,研究了tβ-15℃、tβ-30℃和tβ-50℃(tβ 为β相变温度)3种锻造温度对合金显微组织和抗拉强度各向异性的影响。结果表明:随着锻造温 度降低,TA15钛合金中初生αp 相含量增加,片层状α相含量减少,厚度和长宽比减小,抗拉强度 提高;TA15钛合金在tβ-50 ℃温度锻造后沿流线方向的抗拉强度可达973MPa,3个方向抗拉强 度的极差随锻造温度的降低而减小;TA15钛合金锻造后的拉伸断口均为韧性断口,锻造温度越 低,初生αp 相含量越高,断口韧窝越深,而含有较多较细长片层状α相时,断口韧窝较浅。

关键词:锻造温度;TA15钛合金;显微组织;抗拉强度;各向异性

中图分类号:TG146.23 文献标志码:A 文章编号:1000-3738(2022)07-0006-05

0 引 言

钛合金以其低密度、高比强度以及优异的耐蚀 性等特点而广泛应用于航空、航天、船舶等领域[1]。 其中,TA15钛合金是在俄罗斯 BT22钛合金的基础上研制的一种高铝当量近α型钛合金,该合金兼 有α型和(α+β)型钛合金的优点,如良好的热加工 性、热强性和焊接性,较高的室温和中温强度,可在 450~500 ℃长期使用,因此被应用于整体隔框、进 气道格栅防护罩和中央翼下壁板等部件[2-4]。目前, 航空用钛合金主要采用锻造为主的成型工艺。钛合 金锻件的显微组织与其热加工历史(变形、热处理 等)密切相关,近α及(α+β)型钛合金在(α+β)相区 锻造获得的双态组织具有优异的综合性能[5-6]。近 些年,研究人员对 TA15钛合金热加工后的组织和 性能关系进行了深入研究。张旺峰等[7]研究了热处 理工艺对 TA15钛合金组织和性能的影响;JI等[8] 研究了不同热工艺条件下 TA15钛合金三态组织中 片层状α相的演变规律;WU 等[9]采用热模拟压缩 试验研究了 TA15钛合金热变形过程中的热变形行 为及组织球化过程。

目前,国内外对 TA15钛合金的研究主要集中 在热压缩模拟试验以及单一方向组织与性能之间的 影响关系上,而对该合金不同方向上显微组织与力 学性能的相关报道较少。作者通过对 TA15钛合金 棒在(α+β)相区不同温度下进行锻造,研究了锻造 温度对 TA15钛合金锻件显微组织和抗拉强度各向 异性的影响,为该合金获得优异组织和力学性能的 热加工工艺制定提供理论依据,从而为该钛合金锻 件生产提供指导。

1 试样制备与试验方法

试验材料为?300mm 的 TA15钛合金棒;该合 金棒由3次真空自耗电弧熔炼铸锭经β相区开坯和 (α+β)相区锻造而成,化学成分见表1。采用淬火 金相法测得该炉批 TA15 钛合金棒的相变温度tβ 为998 ℃。TA15 钛 合 金 棒 的 显 微 组 织 如 图 1 所 示,可见初生αp 相分布于β相基体上,初生αp 相质 量分数约55%,呈球状或蠕虫状且分布均匀。