TA15（Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr）钛合金属于高Al当量的近α型钛合金，其既有α型钛合金优良的热强性和可焊性，又有靠近于α-β型钛合金的工艺塑性，长功夫工作温度可达500℃，在航空航天等领域得到了宽泛利用[1-3]。TA15钛合金半制品重要有板材、、、棒材、、、锻件、、、型材、、、铸件等，其中板材占有重要职位[4-6]。

随着TA15钛合金在飞机结构和发起机上利用的深刻，对板材机能也提出了更为严苛的要求，关于TA15钛合金板材的钻研也在不休丰硕[7-10]。杨健等[7]钻研了分歧轧制工艺对TA15钛合金薄板组织及力学机能的影响；刘瑞民等[8]钻研了热处置参数对TA15钛合金薄板和厚板拉伸机能和显微组织的影响；王蕊宁等[9]分析了分歧火次轧制过程中TA15钛合金板材的组织变动；郭志军等[10]探求了变形参数对TA15钛合金厚板显微组织及力学机能的影响。但目前关于TA15钛合金中板工业化出产中轧制工艺与组织机能关系的钻研仍较为不足。

本钻研选取3种分歧轧制工艺制备TA15钛合金中板，分析分歧板材间组织和机能的差距，成立工艺–组织–机能之间的关系，以期为工业化出产TA15钛合金中板工艺的制订与选择提供参考。

1、、、尝试

尝试资料为选取真空自耗电弧炉经3次熔炼制备的TA15钛合金铸锭，金相法测定相变点T_β为996℃。铸锭开坯后，选取万吨油压机铸造加工成240mm厚锻坯，其重要化学成分见表1。

选取3种工艺在1200mm四辊可逆式热轧机上轧制锻坯，得到厚度为10.0mm的制品TA15钛合金中板。

一火开坯加热温度为T_β–（20~50）℃，其他火次加热温度为T_β–（30~60）℃，各火次变形量为40%~70%。3种轧制工艺如下：工艺Ⅰ为一次换向+四火次轧制；工艺Ⅱ为二次换向+四火次轧制；工艺Ⅲ为一次换向+三火次大变形轧制。通过对比工艺Ⅰ与工艺Ⅱ，分析换向次数对TA15钛合金中板显微组织和力学机能的影响；通过对比工艺Ⅰ与工艺Ⅲ，分析变形量对TA15钛合金中板显微组织和力学机能的影响。

工艺Ⅰ、、、工艺Ⅱ和工艺Ⅲ轧制的TA15钛合金中板经840℃/1h/AC退火处置后，象征为样品A、、、样品B和样品C，别离切取横、、、纵向试样，进行显微组织观察、、、室和善高温力学机能检测。金相试样经侵蚀液（5%HF+12%HNO3+83%H2O，体积分数）浸蚀5s后，依照GB/T5168—2008尺度在AXIOVERT200MAT金相显微镜下进行组织观察。室和善500℃高温拉伸机能别离依照GB/T228—2002尺度和GB/T228.2—2015尺度在INSTRON5885电子全能资料拉伸试验机和TSE105D-Z高温拉伸试验机上测试，以3个平行试样的均匀值作为测试了局。高温悠久机能依照GB/T2039—2012尺度在RD-50微控电子式蠕变悠久试验机上进行，测试前提别离为：①在500℃/470MPa下持续70.5h；②在500℃/440MPa下持续121h。

2、、、了局与分析

2.1显微组织

3种TA15钛合金中板显微组织如图1所示。从图1能够看出，3种TA15钛合金中板显微组织均为α+β两相区加工组织，无陆续平直的晶界α相，原始β晶界被充分破碎，切合GJB2505A—2008《航空用钛及钛合金板材和带材规范》中对TA15钛合金板材显微组织的要求。

图 13 种 TA15 钛合金中板的显微组织

Fig.1Microstructures of TA15 titanium alloy medium plates: (a) Sample A, transverse; (b) Sample B, transverse; (c) Sample C, transverse,(d) Sample A, longitudinal; (e) Sample B, longitudinal; (f) Sample C, longitudinal

相比之下，样品B初生α等轴化水平较好，样品A次之，样品C出现大量拉长的初生α相？？？杉，增长换向次数有利于提高TA15钛合金中板初生α相称轴化水平，而大变形轧制使得初生α相拉长水平加剧。选取Image-ProPlus6.0软件对3种TA15钛合金中板初生α相尺寸进行丈量统计，了局见表2。从表2能够看出，样品B的初生α相最为藐小，尺寸为6.7μm；样品C次之，尺寸为7.9μm；而样品A的初生α相最为粗壮，尺寸为9.4μm。这批注增长换向次数或者选取大变形轧制均有助于细化组织，且前者成效更为显著。

2.2室温力学机能

3种TA15钛合金中板的室温拉伸机能如图2所示。从图2能够看出，3种TA15钛合金中板横向抗拉强度、、、屈服强度和延长率均高于纵向，了局也均切合GJB2505A—2008尺度中对TA15钛合金板材抗拉强度（930~1130MPa）、、、屈服强度（≥855MPa）和延长率（≥8%）的要求，且阔气量较高。其中，样品A和样品B的横纵向抗拉强度和屈服强度均相差不大，而样品C的横向抗拉强度和屈服强度较低，纵向抗拉强度和屈服强度显著增长。3种TA15钛合金中板的横纵向延长率差距不大。通过推算可知，样品A、、、样品B和样品C的横纵向抗拉强度的差值别离为53、、、72和7MPa，横纵向屈服强度的差值别离为66、、、77和19MPa，可见样品C的横纵向强度差距最小。这批注换向次数对TA15钛合金中板室温拉伸机能影响不大，而大变形轧制可有效减小TA15钛合金中板横纵向室温强度差距。

图 2 3 种 TA15 钛合金中板的室温拉伸机能

Fig.2 Room temperature tensile properties of TA15 titanium alloy medium plates: (a) tensile strength; (b) yield strength; (c) elongation

钻研[11-13]以为，板材轧制后横纵向力学机能差距是由于资料在分歧方向上的滑移能力分歧造成的，而分歧方向上的滑移能力与轧制后的织构密不成分。Gey等[14]对织构类型及其形成机制钻研发现，当初生α相与β相维持Burger’s取向关系时，在热轧变形后的冷却过程中，β→α相变将优先形成特定取向的α相，从而导致部门变形织构被保留；而当大变形充分粉碎了初生α相与β相之间的Burger’s取向关系时，将削减织构的形成。因而，相对于样品A和样品B，选取大变形轧制的样品C变形更为充分，其织构强度弱，故而横纵向力学机能差距较小。

2.3高温力学机能

2.3.1高温拉伸机能

3种TA15钛合金中板在500℃高温下的抗拉强度如图3所示。从图3能够看出，3种TA15钛合金中板的高温抗拉强度均切合GJB2505A—2008要求（500℃高温抗拉强度≥635MPa），且阔气量较高。与室温抗拉强度变动一致，样品A在500℃的高温横纵向抗拉强度与样品B相差不大，且2种板材横纵向抗拉强度差值均为66MPa。而与样品A和样品B相比，样品C横向高温抗拉强度降低，纵向增大，其横纵向抗拉强度差距显著较小，仅为6MPa。该了局同样批注，换向次数对TA15钛合金中板高温拉伸机能的影响不大，而大变形轧制有利于横纵向高温抗拉强度差距的减小。

图 3 TA15 钛合金中板的 500 ℃高温抗拉强度

Fig.3High temperature tensile strength at 500 ℃ of TA15 titanium alloy medium plates

2.3.2高温悠久机能

在500℃/470MPa前提下，3种TA15钛合金中板的悠久机能检测了局显示，横纵向试样均可维持70.5h未产生断裂，阐发优良。

在500℃/440MPa前提下，3种TA15钛合金中板的悠久机能见表3。从表3能够看出，样品A和样品B均有1个纵向试样提前断裂，其余2个纵向试样和3个横向试样维持121h未产生断裂；样品C横纵试样均维持121h未产生断裂。由此可见，选取一次换向+三火次大变形轧制的样品C悠久机能最佳。

3、、、结论

(1)别离选取一次换向+四火次轧制、、、二次换向+四火次轧制和一次换向+三火次大变形轧制工艺制备出10.0mm厚TA15钛合金中板，其组织均为α+β两相区加工组织。选取二次换向+四火次轧制的样品B初生α相最为藐小，等轴化水平最高，而选取一次换向+三火次大变形轧制的样品C初生α相巨细次之，但其拉长水平最为显著。

(2)3种TA15钛合金中板横纵向室温拉伸机能和500℃高温拉伸机能均切合GJB2505A—2008尺度中对TA15钛合金板材的要求。选取一次换向+三火次大变形轧制的样品C室温抗拉强度、、、屈服强度及500℃高温抗拉强度横纵向差距最小。

(3)3种TA15钛合金中板在500℃/470MPa前提下的悠久机能均阐发优良，而在500℃/440MPa前提下选取一次换向+三火次大变形轧制的样品C悠久机能最佳。

(4)工业化出产中要获得初生α相藐小、、、等轴化水平高的TA15钛合金中板时，可优先选用二次换向+四火次轧制工艺；而必要获得力学机能横纵向差距较小、、、悠久机能更为不变靠得住的TA15钛合金中板时，可优先选用一次换向+三火次大变形轧制工艺。

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