Ti80钛合金是我国自行研制的875MPa级耐蚀可焊α-β型结构钛合金，其名义成分为 Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo，在国标中对应的商标为TA31 。其由于优异的冲击韧性、断裂韧性和耐蚀机能，以及良 好的焊接机能，现已批量化利用于潜艇和水中刀兵的受力构件、螺栓、轴以及耐压壳体等，在船舶、 石油、化工、机械等领域拥有辽阔的利用远景。本文初次发展了海洋工程用超大规格Ti80钛合金锻坯的工程化制备钻研，对所研制的超大规格锻坯在分歧地位、分歧方向的组织和机能进行分析和评价，以推动Ti80钛合金资料在海洋工程领域的利用。

1 尝试资料

尝试资料为西部超导资料科技股份有限公司经3次真空自耗电弧熔炼的Ti80钛合金铸锭。铸锭规格为φ1020mm，单重超过 11000 kg，铸锭实物图如图1所示，选取金相法测得其相变点为995 ～1000℃。铸锭经80MN快锻机在相变点以上开坯铸造，充分破碎铸态组织后，在相变点以下屡次镦拔变形，进一步细化晶粒，最后，将坯料在α-β两相区铸造成340mm×1800mm×2700mm的锻坯，锻坯单重超过7500 kg，锻坯实物图如图2所示。

图 1 Ti80钛合金铸锭实物图

图 2 Ti80钛合金锻坯实物图

2 尝试仪器及步骤

在锻坯头部和尾部门别取340mm×1750mm×25mm的试样片进行热处置，热处置制度为965 ℃/2h，冷却方式为空冷。热处置后进行低倍组织观察， 同时，在低倍试样的分歧部位取15mm×15 mm× 25 mm的金相试样，金相试样取样地位如图3所示。选取配比为HF∶HNO3:H20=1:3:5 的侵蚀液侵蚀后，使用 OLYMPUS 立式金相显微镜对显微组织进行观察分析。在表层和1/2厚度处罚别依照 LT ( 横 向) 和 ST ( 纵向) 方向取样，依照 GB/T 228.1-2010 进行室温拉伸机能检测，依照 GB /T 229— 2007 进行室温冲击机能检测，其中，冲击试样规格为55 mm×10mm×10mm，加工成45°×2mm 的V型缺口试样。利用 ZWICK/150 全能拉伸尝试机进行室温拉伸机能测试，利用 ZWICK/BＲA 摆锤冲击尝试机进行冲击机能检测。

图 3 金相试样取样示意图

3 了局与会商

3.1 铸锭成分均匀性 

在铸锭的头部、中部、尾部3个部位取样进行化学成分分析，成分检测了局如表 1 所示。由表1 能够看出，Ti80钛合金铸锭的主元素 Al、Nb、Zr 和 Mo 的极差别离为 900、400、300 和 400 ppm，杂质元素 O 的极差能够节制在 80 ppm，批注铸锭整体成分均匀性优良。

表 1 Ti80钛合金的化学成分 ( %，质量分数)

3.2 锻坯机能不变性

Ti80钛合金锻坯的拉伸机能和冲击机能检测了局如图4和图5所示，分歧地位、分歧方向的抗拉强度 Ｒm和屈服强度 Ｒp0.2误差别离为6 MPa，伸长率A的误差为2% ，断面收缩率Z的误差为 4% ，冲击 功 Kv2的误差为5J，批注Ti80钛合金锻坯分歧地位、 分歧方向的力学机能差距很。涤杏帕嫉幕懿槐湫。

3.3 锻坯组织均匀性

Ti80 钛合金锻坯头部和尾部的低倍组织如图 6所示，由图6能够看出，锻坯头部和尾部的低倍组织均匀一致，均为均匀的：：：ё橹。

图 4 Ti80钛合金锻坯的拉伸机能

图 5 Ti80钛合金锻坯的冲击机能

图6Ti80 钛合金锻坯的低倍组织 ( a) 头部 ( b) 尾部

图7为 Ti80钛合金锻坯分歧地位的横向显微组织照片。由图 7 能够看出，锻坯热处置后分歧地位的显微组织根基一致，均为球状初生α+片档次生α组成的双态组织，在转变β基体上散布着初生的 等轴和拉长α相，分歧地位组织均匀性优良。均匀散布的片层α相能够有效保障合金拥有优良的冲击韧性。

图7分歧地位的Ti80钛合金锻坯的显微组织

4 结论

( 1) 西部超导公司率先在国内实现了φ1020 mm、 单重超过11000kg 超大规格的Ti80钛合金铸锭熔炼及单重7500kg超大规格的 Ti80钛合金锻坯铸造的能力。

( 2) Ti80钛合金铸锭分歧部位的成分均匀性优良，各主元素极差均节制在1000ppm以内。

3) Ti80钛合金锻坯分歧地位及方向的力学机能差距极。ρЩ懿槐湫杂帕。锻坯分歧地位的低倍组织和显微组织均匀一致，批注锻坯拥有优良的组织均匀性。