TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)钛合金是一种与俄罗斯研造的 BT20 钛合金类似的近 α 钛合金
，拥有较高的比强度、抗蠕变性、耐蚀性以及优良的焊接机能
，常用于造作工作环境在 500 ℃以上的航空发起机的压气机盘、叶片等沉要部件 [1] 。

本文作者借助国表引进的高合金钢陆续轧造出产线
，初步开发直径为 20 mm 的 TA15 钛合金幼规格棒材的热连轧工艺。该连轧出产方式的重要特点是：出产效能高、棒材的直度好、尺寸精度和表表质量较传统的横列式轧造工艺有优势。本钻研通过节造轧造温度和轧造变形量
，钻研 TA15 钛合金 d20 mm 热连轧棒材的机能和组织。

1、尝试

1.1 TA15 钛合金的 Gleeble 热仿照试验试验用 d25 mm 幼圆棒
，于 800 ℃退火处置 1.5 h
，再机械加工成 d8 mm×12 mm 的压缩试样
，上、下两端加工成 d7 mm×0.2 mm 的浅槽
，以增长 BN 光滑剂削减摩擦
，保障压缩变形的均匀性和不变性
，预防严沉鼓形出现。压缩试验在 Gleeble3800 热/力仿照试验机上进行
，加热速度为 5 ℃/s
，至压缩温度后保温 3min
，而后进行等温压缩。变形温度别离为 800、850、900、950、1 000 和 1 050 ℃
，应变速度别离为 0.01、0.1、1 和 10s^?1 
，变形过程全数由推算机节造并自动 采集有关数据
，最后得到 TA15 钛合金高温压缩变形随变形温度和应变速度变动的真应力—真应变曲线。

1.2 TA15 钛合金 d20 mm 棒材的热连轧工艺

结合 Gleeble 热仿照试验了局
，设计热连轧工艺的坯料加热温度、连轧入口变形温度、连轧速度、连轧总变形量等关键工艺参数
，具体的工艺流程是：三次真空自耗熔炼成直径为 860 mm 的铸锭→锻至 80mm×80 mm×80 mm→打磨去除缺点→高合金钢出产线陆续轧造成直径为 20 mm 的制品→磨光→探伤→取样、检测机能和组织→合格入库。

2、了局与会商

2.1 TA15 钛合金的 Gleeble 热仿照试验

Gleeble 热仿照试验得到 TA15 钛合金高温压缩变形随变形温度和应变速度变动的真应力—真应变曲线
，如图 1 所示。

由图 1 可见
，TA15 钛合金高温压缩变形时
，流变应力的变动法规阐发为：1)在峰值点之前
，应力随应变量的增长出现近线性迅速增大；2)在应变速度一按时
，随着变形温度的升高
，峰值点呈降落趋向；3)在温度一按时
，随着变形速度的增大
，峰值点呈上升趋向。另表
， 由图 1 的曲线可知
，随着变形温度的升高
，资料的流动应力逐步降低
，并且在分歧的温度领域内阐发出分歧的流动个性：800~950 ℃温度领域内
，资料的流变应力达到峰值之后总体呈降落趋向
，注明在此温度领域内重要的软化机造可能是动态再结晶；950~1 050 ℃时
，资料的流动应力险些不变在一个定值
，阐发出动态回复的特点。当 TA15 钛合金高温塑性变形时
，在应力峰值点之前
，应力随应变量的增长出现近线性迅速增大
，且随着变形温度的升高或应变速度的降低
，合金的峰值应力水平不休降低。越过峰值应力点以来
，动态回复或动态再结晶软化水平超过了形变硬化
，流变应力便逐步降低或维持动态不变。

同时
，在塑性变形过程中
，绝大部门能量转化为热能；变形温度越低或应变速度越大
，变形抗力也越大
，塑性变形过程中亏损的能量就越多
，转化成热能的也越多
，并且变形温度越低或变形速度越大
，单元功夫内形变热消散越少
，随着变形温度的降低或应变速度的增大
，形变热效应越显著。因而
，如图 2 所示
，至应力峰值点后
，在统一应变速度下
，随着变形温度的降低
，流变应力随应变量的增大而逐步 增大 [2?3] 。

2.2 热连轧棒材的试验了局与分析

凭据热仿照试验了局
，思考变形温杜纂变形抗力的关系
，以及热连轧温升带来的影响
，将变形温度设定在 850~950 ℃
，拔取两批直径为 20 mm 的 TA15 钛合金棒材进行试验
，棒材的轧造变形量一样
，均在两相区轧造
，但工艺 2 的轧入口温度较工艺 1 的高 45℃
，使表表质量得到改善
，但是组织和机能变动不大。

热连轧直径为 20 mm 的棒材和横列式轧造直径为 40mm 的棒材的机能检测了局见表 1
，分歧轧造工艺获得的显微组织如图 3 所示。

从表 1 的机能检测了局来看
，分歧轧造工艺得到的 TA15 钛合金幼规格棒材的通例力学机能都能满足相应的技术要求。三种工艺的室温强度、室温塑性与500 ℃高温机能的试验了局相当；而两种热连轧工艺出产的棒材冲击韧性高于横列式轧造工艺出产的棒材
，但室温屈服强度低于后者。

从图 3 的显微组织来分析
，选取两种热连轧工艺出产的 TA15 钛合金棒材组织重要由初生等轴 α、片状的次生 α 相和 β 相组成
，其中 40%~50%为等轴 α 相,注明固然坯料轧造前的加热温度节造在两相区下部
，但是由因而连轧一火成材
，其变形速度相当快
，变形量也比力大
，从而引起轧造过程中棒材温升比力严沉
，造成一部门初生 α 相熔解
，在随后的冷却过程中造成不不变的 β 相
，通过退火分化成片状的次生 α 相。这种组织通常称为双态组织
，其强度、塑性和冲击韧性匹配较好 [4] 
，但是
，若是初生等轴 α 相较少的话
，其

委顿强度较差。在选取传统的横列式轧造方式出产的TA15 钛合金棒材组织中
，等轴 α 相含量达到 90％以上
，注明在两相区下部加热后的坯料轧造过程中
，根基没有变形温升。该类组织的强度、塑性等均较好
，但是相比双态组织
，其冲击韧性要低一些。

3、结论

1) 选取新型的热连轧工艺出产的 TA15 钛合金幼规格棒材
，其组织和机能均满足相应的技术要求。

2) 和传统的横列式轧造出产步骤相比
，新型热连轧工艺出产效能高
，产品的直度和表表质量得到改善
，产品的力学机能根基相当。

参考资料:

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