管路系统是飞机的性命线,其机能曲直直接影响 飞机的整体机能[1-2] 。。液压管路系统在飞机管路系统 中工作压力最高,靠得住性要求最为严格,飞机管路系 统利用技术水平的凹凸集中体此刻液压管路系统中。。TA18(Ti-3Al-2.5V)是美国20世纪60年代末研制的近α型钛合金,不仅拥有优良的室温、高温力学机能和耐蚀机能,相较于不锈钢管材比强度高,并且拥有优异的冷热加工塑性、成型性和焊接机能[3-5] ,该合金是先进飞机液压管路系统的首选资料[6-8] 。。

对于液压系统用TA18管材,除了对拉伸机能拥有较高的要求外,还要求其拥有较强的径向织构[9-10] ,有关钻研批注,通过合理的冷轧道次Q值分配[11-13]结合中央退火[14] ,能够获得拥有径向织构的冷轧管材,从而保险管材的收缩应变比(CSR)满足指标要求[15] ,使管材拥有优良的弯曲、扩口等工艺机能[16] 。。别的,为了使管材拥有优良的塑性,TA18冷轧管材通常必要进行热处置[17] ,目前TA18管材的热处置重要是针对显微组织和拉伸机能的变动法规钻研[18-20] ,然而,在热处置过程中钛合金除了产生回复和再结晶外,各向异性也会产生变动[21-22] ,从而导致管材的CSR产生变动,进而影响管材的工艺机能。。杨奇等[23]钻研了热处置温度对管材织构的影响,周大地等[24-25]钻研了热处置对管材织构和残存应力的影响,然而,上述钻研并未探明热处置温度和功夫等参数对管材CSR机能的影响,故目前热处置工艺对管材CSR的影响法规尚不明显。。因而本文以航空液压系统用TA18管材为钻研对象,钻研热处置工艺对管材显微组织、拉伸机能和CSR的影响法规,为制备综合机能满足要求的制品管材热处置技术提供参考。。

1、试验资料与步骤

本文以冷轧态TA18钛合金管材为原资料，，其直径为18mm，，厚度为1.5mm。。经过真空封管后，，对其在电阻炉中进行真空热处置，，首先在400~650℃领域内保温90min后进行炉冷，，钻研热处置温度对管材显微组织和机能的影响法规，，确定最佳的热处置温度，，而后在最佳的热处置温度前提下对管材进行15~240min分歧功夫的保温，，探索保温功夫对管材显微组织和机能的影响法规。。

选取JSM-F100型扫描电镜(SEM)进行电子背散射衍射(EBSD)分析，，步长为0.2μm。。利用INSTRON5985型电子全能试验机进行管材的拉伸机能测试和CSR的预拉伸，，选取JVP-300F型视频仪丈量管材拉伸变形前后的直径和周向应变。。

2、了局与分析

2.1热处置工艺对显微组织的影响

图1为钛合金管材在分歧温度保温90min后AD-TD面的取向成像图，，其中AD、TD别离代表管材的轴向和切向，，{0001}取向的晶粒为红色，，{101-0}取向的晶粒为蓝色、{112-0}取向的晶粒为绿色。。从图1能够看出，，冷轧态管材晶粒出现沿轴向被拉长的描摹，，重要以红色的{0001}取向晶粒为主，，别的还能够看出晶粒内部存在大量的小角度晶界(细黑线)，，由此注明冷轧管材拥有强{0001}径向织构。。退火温度低于500℃时，，钛合金管材中的晶粒仍出现沿轴向被拉长的描摹，，晶粒内部的小角度晶界数量削减，，批注钛合金管材只产生了回复，，当退火温度升高到550℃时，，部门区域出现了再结晶晶粒；；；当退火温度持续升高到600℃时，，钛合金管材中的晶粒大部门实现了再结晶，，退火温度达650℃时，，此时管材已经产生齐全再结晶。。别的，，从图中还能够看出，，随着退火温度的升高，，钛合金管材中{0001}取向的晶粒所占的比重稍有降低，，批注在退火过程中管材的径向织构减弱。。当退火温度为650℃时，，固然出现了部门随机取向的晶粒，，但仍以{0001}取向晶粒为主。。

图2为冷轧态钛合金管材在400~650℃保温90min后的晶界取向差散布。。从图2能够看出，，在400~500℃退火时，，随着退火温度升高，，小于5°的小角度晶界所占的比例稍有降低，，5°~15°小角度晶界的比例升高，，当退火温度升高至550℃时，，小角度晶界所占的比例迅速降低，，>15°的大角度晶界所占的比例显著增长，，由此进一步注明此时管材起头产生再结晶。。

为进一步分析退火温度对合金相成分的影响，，对分歧温度退火保温90min钛合金管材选取扫描电镜进行描摹观测。。图3(a)为冷轧态钛合金管材的SEM描摹，，从图中能够看出冷轧态管材晶粒出现拉长的状态，，同时在晶界处存在拉长的第二相。。图3(b)为描摹图中黄线区域的元素含量散布，，从图3(b)中能够观察到第二相中V的含量显著高于基体相，，而V元素属于β不变元素在β相中的含量较高由此能够注明第二相为β相。。

图4为分歧温度退火保温90min后钛合金管材的SEM描摹。。从图4能够看出随着退火温度的升高，，纤维状β相逐步变短由此注明随着退火温度的升高，，β相也逐步产生等轴化选取分析的钛合金管材的β相含量面积好比表所示从表能够看出分歧退火温度前提β相含量均在1.5%~2.0%，，由此注明退火温度对β相含量的影响较小。。

表1分歧温度退火保温90min后钛合金管材的β相含量

图5为500℃退火保温分歧功夫后TA18钛合金管材的显微组织。。从图5中能够看出随着保温功夫耽搁，，钛合金的显微组织中小角度晶界数量削减，，其他描摹相差不大，，{0001}取向的晶粒所占的比例也根基一样，，由此注明保温功夫对TA18钛合金管材的显微组织影响不显著。。这重要是由于炉冷前提下，，冷却功夫通常都要超过12h，，在炉冷过程中，，管材有足够的功夫产生回复，，因而保温功夫对管材的显微组织影响不显著。。

综上所述，，TA18钛合金管材在400~500℃领域内退火90min时，，小于5°的小角度晶界比例稍有降低，，5°~15°小角度晶界的比例升高，，管材重要产生回复，，550℃时起头产生再结晶，，650℃时再结晶实现；；；{0001}取向的晶粒所占的面积随着退火温度的升高逐步降低，，但是管材仍以强径向织构为主；；；分歧退火温度前提下，，β相含量不变在1.5%~2.0%。。保温功夫对管材的显微组织影响不显著。。

2.2热处置工艺对力学机能和CSR的影响

图6为分歧温度退火保温90min后TA18钛合金管材的力学机能，，从图6(a)能够看出，，在400~650℃退火时，，相较于冷轧态，，TA18钛合金管材的屈服强度由848MPa降低至771MPa，，抗拉强度由953MPa降低至914MPa；；；在450~500℃退火保温90min时，，管材的屈服强度、抗拉强度和伸长率根基维持不变，，重要是由于此时管材重要产生回复，，组织变动不显著，，因而管材的拉伸机能相对不变；；；当温度升高至550℃时，，TA18管材起头产生再结晶，，TA18管材的屈服强度和抗拉强度起头迅速降低，，持续升高退火温度，，管材再结晶水平增长，，管材的屈服强度和抗拉强度持续迅速降低。。

从图6(b)能够看出，，CSR的变动与力学机能变动法规根基一致，，冷轧态管材的CSR为2.2，，在400~450℃退火时，，TA18钛合金管材的CSR相较冷轧态迅速降低至1.9~2.0；；；在450~500℃退火时，，管材的CSR相对较为不变，，约为1.9；；；当温度升高至550℃时，，TA18钛合金管材的CSR起头迅速降低，，当退火温度达650℃时，，管材的CSR约为1.6，，与冷轧态相比降低了约0.6，，这重要是管材产生了再结晶，，出现了部门{101-0}、{112-0}取向的晶粒，，径向织构进一步减弱。。

图7为500℃退火保温分歧功夫后TA18钛合金管材的力学机能。。从图7中能够看出分歧保温功夫前提下，，管材的拉伸机能和CSR相差不大，，由此注明保温功夫对TA18钛合金管材的拉伸机能和CSR的影响较小，，与组织分析的了局相吻合。。

综上所述，，TA18钛合金管材在500℃保温90min炉冷的前提下进行热处置，，管材拉伸机能均能满足AMS4945指标Rm≥862MPa，，Rp0.2≥724MPa，，A??≥10.0%，，CSR≥1.3的要求，，管材的综合机能最优。。

2.3热处置工艺对TA18钛合金管材CSR的影响机理分析

管材的CSR与织构拥有亲昵的关系：径向织构{0001}与RD方向夹角越小，，管材的CSR越高。。为了进一步分析热处置温度对TA18钛合金管材CSR的影响机理，，对分歧退火温度保温90min前提下管材的{0001}极图进行了分析，，了局如图8所示。。其中X?平行于管材周向TD，，Y?平行于管材轴向AD，，观察方向为管材径向RD。。

从{0001}面的极图能够看出，，冷轧态管材{0001}面极密度较强的区域与RD方向夹角在2°~52°之间，，夹角跨度为50°，，均匀夹角为26°；；；当退火温度为400℃时，，{0001}面极密度较强的区域与RD方向夹角在24°~54°，，夹角跨度为30°，，均匀夹角为36°；；；当退火温度为500℃时，，{0001}面极密度较强的区域与RD方向的夹角在28°~46°之间，，夹角跨度为18°，，均匀夹角为36°。。

在400~500℃退火过程中，，部门晶粒归并了左近取向差较小的晶粒，，如图9(a)所示，，从而导致相邻的晶粒取向差增长，，因而小于5°的小角度晶界所占比重降低，，5°~15°的小角度晶界所占比重增长；；；别的，，钻研批注，，冷轧态{0001}面极密度极大值点偏离RD方向35°~40°，，因而{0001}面与RD方向出现35°~40°的晶粒数量最多，，如图9(b)所示，，该方向的晶粒取向差较小，，退火过程中更容易归并左近取向的晶粒，，故{0001}面极密度较强的区域与RD方向夹角逐步向35°~40°之间收拢，，夹角跨度逐步削减，，均匀夹角由冷轧态26°增大至36°，，其径向织构减弱，，管材的CSR相较于冷轧态降低了0.2~0.3。。

当退火温度达600℃时，，管材产生再结晶，，出现大量的随机取向的晶粒，，在RD两侧0~90°的领域内出现了多个极密度较强的点，，如图8(d)和图9(c)所示，，其径向织构进一步减弱，，因而管材的CSR进一步降低。。

3、结论

TA18钛合金管材在400~500℃退火时，，管材重要产生回复，，550℃时起头产生再结晶，，650℃时再结晶实现；；；TA18钛合金管材在400~500℃退火时，，{0001}面极密度较强的区域与RD方向均匀夹角由26°增长至36°，，其径向织构减弱，，相较于冷轧态管材的CSR降低了0.2~0.3；；；当退火温度升高至550℃时，，管材起头产生再结晶，，出现了部门随机取向晶粒，，CSR进一步降低；；；保温功夫对管材的显微组织和力学机能影响较小。。

在450~500℃退火保温90min时，，管材的力学机能较为不变，，且能满足AMS4945技术指标的要求，，因而推荐在该温度领域内对管材进行真空热处置，，冷却方式为炉冷。。

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（注，，原文标题：热处置工艺对TA18钛合金管材组织机能的影响_王春阳）