TA15钛合金是一种常见的近α型钛合金，，该合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，，由于其具备较优异的高温以及室温强度、、优良的可塑性、、优异的热不变性和焊接机能优良等个性，，在航天飞机的结构件受到大量且宽泛的利用，，今年来，，由于其利用领域不休增长，，对该合金的力学机能要求越发严格[1-2]。

目前对TA15钛合金的钻研较多，，武小娟等[3]钻研了TA15钛合金不等厚L型材热轧有限元仿照，，了局批注：：TA15钛合金进行轧制时，，会产生的变形热较多，，进而提升合金轧件的温度，，分歧道次的薄壁温度分歧。当温度较低时，，必要重新将合金进行补温处置，，提升轧制道次会增长合金的应变，，轧制过程中形成的弯曲变形景象通过增长楔形坯料会得到有效改善。安强等[4]钻研了TA15钛合金理论原位合成TiC加强钛基激光熔覆层的组织与耐磨性，，了局批注：：合金的涂层由TiC以及CrTi4等物相组成，，该涂层和合金的基体之间结合性优良，，涂层区域的微观组织由柱状晶以及平面晶组成，，组织中心地位是典型的树枝晶，，在组织的顶部为等轴晶粒，，经测试可得，，涂层区域的维氏硬度为715HV，，其为TA15钛合金硬度的2.1倍。

工业出产中的TA15钛合金以棒材为主，，而规格较多的棒材分歧地位的组织会有所差距，，本试验拔取工业出产中常见的TA15钛合金棒材，，分析其分歧地位的显微组织和力学机能。

1、、试验资料与步骤

本试验选用的钛合金为经两次真空自耗熔炼炉熔炼，，并经多火次铸造而成直径为150mm的TA15钛合金棒材，，该合金原料为中央合金以及小颗：：Ｃ囝，，经过ICP测得TA15钛合金棒材的化学成分为（质量分数，，%）：：6.75Al、、1.72Mo、、2.21V、、0.21O、、Ti余量。使用陆续升温金相法测得试验使用的TA15钛合金棒材的相变点为1010~1015℃。

将铸造而成的棒材进行整体热处置，，具体热处置制度为860℃×2h/AC（AC暗示室温冷却），，随后将棒材进行切割，，拔取棒材心部、、D/4处、、边部三个地位的试样，，观察其微观组织，，并别离测试棒材T向（棒材横向）和L向（棒材纵向）的室温拉伸力学机能。使用ICX41M型光学显微镜观察棒材分歧地位微观组织，，棒材分歧地位室和善高温拉伸机能使用INSTRON型全能试验机测试，，拉伸机能测试每组三个试样，，取测试均匀值。

2、、了局与会商

2.1棒材锻态金相组织

图1为TA15钛合金棒材原始锻态分歧部位的金相组织，，由图1可得，，该金相组织为显著的两相区铸造所形成组织，，组织中原始β晶粒破碎充分，，无显著β晶界，，横向和纵向组织差距性较小，，其中边部和D/4处金相组织较为靠近，，组织由大量等轴α相以及部门被拉长α相组成，，并有显著的β转变组织，，β转变组织内部蕴含藐小次生α相和残存β相，，D/4处的金相组织等轴α相尺寸更大，，次生α相尺寸更小。而组织中心部金相组织与其余地位差距较大，，组织α相描摹以棒状为主，，并有少量等轴α相，，其中β转变组织较少，，总体分析，，TA15钛合金棒材各个部位原始金相组织差距较大，，等轴α相含量由边部向心部逐步削减，，棒状α相含量出现出相反趋向。

2.2退火态金相组织

图2为TA15钛合金棒材经860℃×2h/AC退火处置的金相组织，，棒材经退火处置后，，组织较原始锻态组织相比，，合金经退火处置时，，铸造过程形成的变形晶；岵馗匆约霸俳峋，，在再结晶过程中，，变形晶粒进一步产生等轴化[5]，，此时组织状态以及尺寸不规定的α相含量较小，，同时位于α相晶界处会产生肯定量不均匀散布β转变组织，，随着退火过程不休进行，，组织中初生α相的面孔会等轴化显著，，β转变组织的含量也逐步增长，，组织重要蕴含等轴状初生α相以及β转变组织。

在初生α相含量方面，，边部横向组织初生α相含量为53.0%，，均匀晶粒直径为13.1μm，，晶粒度级别为9.5级，，纵向组织初生α相含量为50.7%，，均匀晶粒直径为19.7μm，，晶粒度级别8.4级，，经对比发现，，棒材边部横向以及纵向金相组织中初生α向含量靠近，，但横向金相组织等轴化水平较纵向要好，，均匀晶粒尺寸也较纵向组织要小。经退火处置后锻棒D/4处地位的金相组织与边部靠近，，均是以等轴状初生α相以及β转变组织为主，，其中横向组织中初生α相含量为56.7%，，均匀晶粒直径15.3μm，，晶粒度级别为9.1级，，纵向组织中初生α相含量为53.1%，，均匀α晶粒直径为23.6μm，，晶粒度级别7.8级，，且横向与纵向的初生α相称轴化水平靠近，，差距性较小。而经退火后锻棒中心地位金相组织与其余地位差距性较大，，经检测横向组织初生α相含量为20.5%，，均匀α晶粒直径为20.1μm，，晶粒度级别为8.3级，，纵向组织初生α相含量为17.4%，，均匀α晶粒直径为31.6μm，，晶粒度级别7.0级，，能够发现经退火处置后，，棒材心部组织与锻态组织类似，，并无显著变动。

2.3退火态力学机能

经上文金相组织分析，，棒材经退火处置后，，D/4处组织均匀性最佳，，故拔取该部位试验进行力学机能测试，，表1为测试所得退火态棒材力学机能，，由表1可得，，棒材的横向与纵向力学机能差距性很小，，并未发现显著的各项异性，，TA15钛合金的塑形变形以滑移为主并有少量孪生发现，，合金在进行塑形变形时，，组织中滑移的开动首先在等轴状α相中产生，，等轴状α相的含量与尺寸对合金的塑形影响较大，，其含量越大塑形值越高[5]，，由于合金的金相组织中等轴状α相含量较多，，导致合金的塑形较高，，其断后伸长率可达17.5%，，而断面收缩率可达47%，，影响合金强度的重要成分为组织中次生α相的含量越尺寸，，其尺寸越藐小，，含量越多，，合金强度越大，，由于退火态合金的组织中含有肯定数量的次生α相，，合金在进行塑形变形时，，藐小的次生α相会产生位错塞积，，若合金持续变形，，则必要施加更大的外力，，导致合金强度升高，，其最大抗拉强度可达989MPa。

TA15钛合金棒材进行冲击试验过程中，，其能量亏损通常以形成裂纹所需的功为主，，通常情况下，，组织的描摹有较屡次生α相时，，其故障裂纹扩大能力较等轴α相强，，导致裂纹进行扩大时必要较高的能量，，同时，，当次生α相含量较多时，，会增长α/β界面总数，，位错在活动过程中遇到的故障增长，，进行冲击试验时，，次生α相会降低组织之间协调性，，增长应力集中景象，，裂纹较易形成，，进而进行扩大[6]。

3、、结论

（1）原始锻态分歧部位的金相组织为显著的两相区铸造所形成组织，，组织中原始β晶粒破碎充分，，无显著β晶界，，横向和纵向组织差距性较小。

（2）经退火处置后，，棒材边部和D/4处的横向以及纵向金相组织中初生α向含量靠近，，但横向金相组织等轴化水平较纵向要好，，均匀晶粒尺寸也较纵向组织要小，，而经退火后锻棒中心地位金相组织与其余地位差距性较大。

（3）棒材经退火处置后，，棒材的横向与纵向力学机能差距性很小，，并未发现显著的各项异性。

参考文件：：

[1]王哲，，何健，，张帅，，刘程程，，等.铸造设备对TA15钛合金显微组织及机能的影响钻研[J].钢铁钒钛，，2022，，43（01）:80-84.

[2]李永奎，，齐海东，，路林，，等.基于热膨胀步骤的TA15钛合金的陆续冷却相转变[J].资料热处置学报，，2021，，42（12）:69-75.

[3]武小娟，，杨川，，张志强，，等.TA15钛合金不等厚L型材热轧有限元仿照[J].钛工业进展，，2022，，39（01）:1-5.

[4]安强，，祁文军，，左小刚.TA15钛合金理论原位合成TiC加强钛基激光熔覆层的组织与耐磨性[J/OL].资料程:1-8[2022-04-03].

[5]张明玉，，运新兵，，伏洪旺.分歧热处置工艺对TC10钛合金组织及机能的影响[J].塑性工程学报，，2021，，28（12）:237-245.

[6]吴静怡，，杨柳，，代广霖，，等.新型α+β双相钛合金板抗高速冲击危险行为钻研[J].罕见金属资料与工程，，2022，，51（02）:615-621.