钛及钛合金拥有比高强度、、、无磁性、、、低密度和耐低温等众多优异个性，，，在石油、、、化工、、、海洋等领域都有宽泛利用[1-2]。TA15钛合金是一种典型的近α型钛合金，，，其名义成分为 Ti-6AL-2Zr-1Mo-1V，，，是一种极度常见的近α型合金，，，该合金拥有中等强度、、、优良的蠕变机能、、、优异的耐侵蚀性等特点，，，宽泛利用在航天航空领域[3-4]。

目前对该合金的钻研领域众多，，，其中李永奎等[5]钻研了基于热膨胀步骤的 TA15钛合金的陆续冷却相转变，，，了局批注：TA15钛合金的临界冷却速度别离为3 K/s 和 30 K/s；该合金在室温前提下的组织为α+β 集束，，，在冷却时产生β相向α相的转变；相比于差示扫描量热法，，，使用热膨胀步骤测定的相变点温度较低，，，故此步骤在测试相变过程中体积变动较大的合金时较为实用。纪小虎等[6]钻研了变形温度对大塑性变形 TA15合金显微组织和力学机能的影响，，，了局批注：TA15钛合金经 3 道次铸造加工后，，，组织细化显著，，，并有球化景象；提升变形温度会克制组织中等轴α相的细化效应，，，对于片状α相产生的细化成效越发显著，，，这是由于引发了不陆续动态再结晶机制；在提升变形温度的同时，，，合金的强度和塑形产生相反的变动趋向，，，其中抗拉强度降低较为显著。

由于 TA15钛合金的微观组织重要以α相组成，，，并有少量β相存在于组织中，，，导致该合金的强化机理以析出相为主，，，故该合金的冷却方式对析出相极度重要，，，本文拔取分歧冷却方式对加热后合金进行冷却，，，探索分歧冷却方式与该合金的组织和力学机能的关系。

1、、、 试验资料与步骤

本试验选用的资料为TA15钛合金棒材，，，合金使用中央合金及小颗：Ｃ囝盐柿，，，随后经过熔炼、、、探伤、、、机加和铸造等工艺制成棒材，，，对棒材进行取样测试其化学成分，，，测得棒材化学成分为（质量分数，，，%）：6.76Al、、、1.73Mo、、、2.2V、、、0.22O、、、Ti 余量。使用金相法测得该合金棒材的相变点为 1 010~1 015 ℃。随后将该合金进行切割，，，将切割实现的合金进行加热处置，，，加热温度别离为单相区（1 030 ℃×2 h）与两相区（980 ℃×2 h），，，随后对加热后合金进行水冷（WQ）、、、空冷（AC）、、、炉冷（FC）处置，，，将经分歧冷却处置后的棒材进行加工取样，，，别离加工成微观组织、、、维氏硬度及拉伸试样，，，随后进行微观组织观察、、、维氏硬度及拉伸机能测试，，，其中维氏硬度测试取 5 个点，，，最后取均匀值，，，拉伸试验每组测试 3 个试样，，，最后取均匀值。使用 ICX41M 型光学显微镜观察微观组织，，，维氏硬度测试使用 HVKS 型号硬度计，，，使用INSTRON 型全能试验机测试室温拉伸机能。

2、、、 试验了局与分析

2.1 金相组织

图 1 为棒材经分歧冷却方式处置后的金相组织，，，当加热温度位于两相区时（980 ℃），，，3 种冷却方式处置后，，，金相组织最大的区别为初生α相含量与尺寸分歧，，，在经水冷与空冷处置后的组织中初生α相靠近，，，而经炉冷处置后，，，初生α相含量降低，，，但尺寸最大。在空冷与炉冷处置后的组织中，，，无显著的β转变组织。在次生α相方面，，，由于水冷处置时，，，组织中形成较大的过冷度，，，析出的肯定量的次生α相，，，同时组织中形成过饱和固溶体以及亚不变β相，，，当合金经空冷处置后，，，由于此时冷却速度较慢，，，形成拥有针状结构的次生α相削减，，，其位于初生α相之间，，，当合金经炉冷处置后，，，由于炉冷过程中的冷却速度最慢，，，使得组织中次生α相有充足功夫和能量进行长大，，，导致组织中形成的次生α相极度粗壮[7]。

合金加热到单相区后（1 030 ℃），，，再以 3 种分歧冷却方式进行冷却后的金相组织，，，与加热温度位于两相区相比力，，，最大的区别为组织中初生α相齐全隐没，，，这是由于此时的加热温度为单相区，，，组织中的α相齐全溶化隐没，，，产生α寅β 转变，，，当进行水冷处置时，，，组织中的β相会形成马氏体α忆相及亚不变β相，，，α忆相描摹为藐小针状结构，，，并无显著α晶界出现，，，当合金加热后进行空冷处置，，，此时组织同水冷组织类似，，，形成β晶粒及针状α相，，，同时可见组织中出现三叉晶界，，，并有β转变组织存在，，，当合金加热后，，，再经炉冷处置，，，组织中次生α相产生粗化，，，以长条描摹为主，，，α晶界产生粗化，，，这是由于炉冷的冷却功夫较长，，，组织产生粗化[8]。

2.2 维氏硬度

图 2 为经分歧冷却方式处置后的维氏硬度值，，，由图 2（a）可知，，，合金经两相区加热后，，，再以分歧方式进行冷却处置，，，其中经水冷处置后的硬度最大，，，经炉冷处置后的硬度值最小，，，由大到小顺次为水冷（300 HV）、、、空冷（276 HV）、、、炉冷（267 HV）。由图 2（b）可知，，，合金经单相区加热后，，，在 3 种冷却方式中，，，同样经水冷处置后的硬度值最大，，，经炉冷处置后的硬度值最小，，，由大到小顺次为水冷（306 HV）、、、空冷（285 HV）、、、炉冷（274 HV）。

能够发现，，，合金在单相区以及两相区加热后，，，3 种冷却方式处置后的合金硬度均是水冷最大，，，而炉冷最小，，，其中单相区硬度均高于两相区，，，当合金经过水冷处置后，，，组织由初生α相以及次生α相为主，，，且次生α相含量最多，，，其中次生α相的硬度较初生α相要高，，，所以经水冷处置后合金的硬度最大，，，当加热温度位于单相区后，，，组织中初生α相齐全隐没，，，并析出大量次生α相均匀散布，，，硬度取样地位均是α相，，，导致合金单相区硬度大于两相区[9]。

2.3 拉伸机能

图 3（a）为合金经两相区加热后，，，在分歧冷却方式处置后的拉伸机能，，，由图 3（a）可知，，，经分歧冷却方式处置后，，，合金的强度巨细为经水冷处置后最大，，，而经炉冷处置后最小。其中合金的抗拉强度（Rm）值别离为水冷（988 MPa）、、、空冷（962 MPa）、、、炉冷（942 MPa），，，其屈服强度（RP0.2）值别离为水冷（968 MPa）、、、空冷（931 MPa）、、、炉冷（915 MPa），，，合金的塑性与强度出现出相反趋向，，，断后伸长率（A）别离为水冷（10%）、、、空冷（14%）、、、炉冷（19%），，，断 面 收 缩 率（Z）分 别 为 水 冷（21%）、、、空 冷（29%）、、、炉冷（32%）。由图 3（b）可知，，，合金经单相区加热后，，，再以分歧冷却方式处置后，，，合金的强度同样为水冷最大，，，而经炉冷处置最小，，，塑性趋向与强度相反，，，但合金塑性较差，，，其强度最大值为经水冷处置后，，，其中抗拉强度（Rm）为 1 013 MPa，，，屈服强度（RP0.2）为989 MPa。

当合金经水冷处置后，，，由于水冷冷却速度较快，，，组织中会形成较多的次生α相，，，在拉伸时，，，次生α相的描摹藐小均匀，，，使得组织中位错在进行滑移时，，，较易产生位错塞积，，，导致合金强度增大，，，又由于冷却时形成的次生α相内部蕴含大量位错，，，以至合金经水冷处置后强度较大：辖鹪诮锌绽涞墓讨，，，较慢的冷却速度会较多的次生α相，，，但在拉伸时也会有位错塞积景象产生，，，由于含有肯定数量的次生α相，，，这会增长组织中相界面数量，，，当相界面数量较多时，，，对合金有强化成效，，，增长合金强度。在进行炉冷的过程中，，，会形成较多的等轴α相，，，当等轴α相数量较多时，，，合金塑性会显著提高，，，这是由于等轴α相中蕴含较多的滑移系，，，合金在拉伸过程中，，，位向较大等轴α相中会有滑移系首先进行开动，，，故组织等轴α相含量越多，，，合金在拉伸时产生的形变会急剧的扩散至各等轴α相内，，，预防了应力集中产生，，，导致合金塑性升高。当合金在单相区加热后冷却，，，组织中初生α相已经齐全隐没，，，导致合金塑性较两相区加热相比，，，塑性降落显著，，，同时在水冷时，，，组织中会析出更多的次生α相，，，合金强度增长，，，空冷中形成的藐小针状次生α相有所降落，，，强度降低，，，而单相区加热后，，，炉冷的的组织中析出更多条状α相，，，皆会导致单相区合金强度较高[10]。

3、、、 结论

（1）当加热温度位于两相区时，，，经水冷与空冷处置后的组织中初生α相靠近，，，而经炉冷处置后，，，初生α相含量最多，，，且初生α相尺寸最大：辖鸺尤鹊骄ハ嗲，，，最大的区别为组织中初生α相齐全隐没，，，组织中的α相齐全溶化隐没。

（2）合金经两相区加热后经水冷处置后的硬度最大，，，经炉冷处置后的硬度值最小，，，合金经单相区加热后，，，3 种冷却方式中，，，同样经水冷处置后的硬度值最大，，，经炉冷处置后的硬度值最小。

（3）合金强度趋向与硬度一致，，，而塑性趋向与强度相反，，，但经单相区加热后合金塑性较差。

参考文件:

[1] 黄艳华，，，冯继才，，，彭晖，，，等.削减 TA12A 钛合金铸造过程理论开裂工艺钻研[J].锻压设备与制作技术，，，2022，，，57（2）：85-87.

[2] 白威，，，李大东，，，董雪娇，，，等.TA1 中厚板电子束焊接组织机能及接头强化原因分析[J].钢铁钒钛，，，2021，，，42（6）：171-177.

[3] 王哲，，，何健，，，张帅，，，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（1）：80-84.

[4] 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（1）：1-5.

[5] 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.

[6] 纪小虎，，，孟淼，，，严思梁，，，等.变形温度对大塑性变形 TA15合金显微组织和力学机能的影响[J].中国有色金属学报，，，2022，，，32（3）：752-762.

[7] 王少阳，，，张雪敏，，，田程，，，等.退火温度对 TA6 合金棒材组织与机能的影响[J].铸造与冲压，，，2021（19）：59-61.

[8] 张斌，，，郭玲梅，，，汪洋，，，等.TA7 钛合金拉伸和压缩加载时的孪生变形行为[J].中国有色金属学报，，，2021，，，31（9）：2427-2435.

[9] 马庆，，，魏科，，，唐海兵，，，等.TA15钛合金双道次热压缩变形软化行为及等轴α相组织演变法规[J].资料热处置学报，，，2021，，，42（8）：40-47.

[10] 王贺，，，马树元，，，王嘉琛，，，等.丝材电弧增材制作 TA15/TC11 梯度结构资料的显微组织和力学机能 （英文）[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China，，，2021，，，31（8）：2323-2335.