随着近年国度海洋资源开发及对表业务日趋高涨，较好的抗海水侵蚀的机械装置、舰船资料就出格必要，尤其是深海海水的壮大压力，必要设备结构强度高，不然会出现失效。而钛合金拥有比强度高、比韧性好、耐海水侵蚀等一系列利益，是一种较为优异的海洋工程资料，在军用和民用设备上阐发出较为优良的机能[1-2]。

TA5是一种全α型钛合金，属于中强合金，合金塑性较差，在初始热加工阶段极易产生开裂景象。但该合金拥有良好的焊接性及耐侵蚀性，也是一种较为梦想的海水环境下的结构资料，已被宽泛利用于船舶造作业的各类机械部件[3-5]。由于该合金为全α型钛合金，热处置工艺对改善合金塑性不显著，同时国内船用合金近年来用量才逐步增长，所以，关于这方面的钻研文件较少。因而，钻研温度对径向铸造棒材的组织和机能的影响尤为必要和火急。

1、试验资料及步骤

1.1试验资料

试验铸锭选用优质的0级幼颗粒海绵钛、铝豆、确粉和钛铁合金，主元素依照中偏上配料，氧元素依照0.08wt%配料。选取OAS自动混布料系统混料，分三次布料，而后进行电极压造，经过三次VAR真空自耗电弧熔炼，保障真空度1Pa以下。最终造成2t直径500mm的TA5铸锭，化学成分的尺度值及实测值见表1。选取金相法测试其相变点为（995+5）℃。

1.2试验步骤

本文铸造的TA5棒材重要分为两个阶段：第一阶段选取16MN快锻机进行开坏和中央铸造，经过多火次敏拔铸造，最后铸造成φ120mm径向铸造坏料：第二阶段是两次径向铸造，第一次径向铸造加热温度970℃，保温60min，从φ120mm的棒材经过多路次径向铸造至φ70mm，第二次径向铸造至φ46mm，别离设计了四种加热规划，具体规划见表2。规划12.3均一次径向铸造实现后，冷却至室温后，再进行第二次加热铸造，锻后空冷：规划4为第一次径向铸造实现后，直接进行第二次加热铸造，锻后空冷。铸造设备选取16MN急剧液压铸造机和SXP-13径向铸造机。加热设备为3级精度要求的箱式电阻炉。热处置设备为2级精度的箱式电阻炉。

四种工艺下铸造后的棒材经过700℃，60min再结晶退火后，空冷，而后在棒材1/2半径处切取样坏，依照GB/T228《金属资料室温拉伸试验法》尺度加工试样，并进行拉伸试验，拉伸试样标距部门直径φ5mm、长25mm。依照GB/T5168《α-β钛合金凹凸倍组织检验步骤》尺度要求进行造样及微观组织检测。冲击试样选取尺度V形缺口试样。选取INSTRON4505全能试验机测定所取试样的拉伸机能，LeicaMM-6金相显微镜观察资料的显微组织，依照GB/T5193-2007《钛脊合金加工产品超声波探伤步骤》进行无损检测。

2、试验了局与会商

2.1分歧工艺对棒材组织的影响

图1是TA5钛合金二次径向锻后棒材的显微组织，其均是两相区加工组织。由图1（a）、（b）能够看出，两次加热温度均在相变点以下的显微组织是较为均匀藐幼的等轴α组织，初生α尺寸根基幼于45um。但从二次径向铸造温度为1010℃的图1（c）、（d）两张图则显著能够看出，图中有很少的等轴α，部门区域有块状和条状α。

从图中也能够看到，图1（d）中晶粒细化水平要好于图1（C）的，由于热回炉高温区加热功夫相对要短，钛台金在相变点以上加热晶；峒本绯ご。所以要得到均匀藐幼的等轴组织，制品铸造温度最好选择在相变点以下。

2.2分歧工艺对棒材拉伸机能的影响

从表3中测试数值能够显著看出，在两相区铸造的工艺1和2，工艺1的强度显著要高于工艺2约40MPa，且满足技术和谈中屈服强度要求，工艺2未达到要求。工艺2的伸长率显著高于工艺1。由此能够看出，藐幼的晶粒对钛合金的强度拥有较好的贡献作用，要得到较不变的机能就必要拥有较为均匀的组织。

但从四种工艺得到的室温机能分析，只有工艺3和4，满足技术和谈要求。工艺1和2，伸长率显著低于要求，且工艺2屈服强度也不合格。而工艺4和3相比，抗拉强度要逾越9% 左右、屈服强度逾越6% 左右，但两种工艺的伸长率却相差将近10%。四种工艺只有工艺3和4,齐全满足技术和谈要求。

同时辰析四种工艺得到的室温拉伸机能数据，能够看出工艺2、3、4,得到的测试数值不变性要好于工艺1。结合图1和表3对比分析，高温铸造得到迪胙合金棒材组织不变性和机能不变性要好。

2.3分歧工艺对棒材冲击机能的影响

表4为TA5钛合金室温冲击韧性的测试值及均匀值。冲击韧性均匀值符台技术和谈要求的只有工艺2、3、4，但工艺2中测试值中最幼值为42.7J/cm²，远幼于和谈要求的53J/cm²，未能满足技术和谈要求；工艺4的冲击韧性最高均匀值达到62.3J/cm²，逾越要求6% 。工艺3的冲击韧性均匀值58.8J/cm²略高于技术和谈要求的58.5J/cm²。从表4中的数据分析可知，只有工艺3和4得到的棒材室温冲击韧性齐全达到技术和谈要求。

结合图1中显微组织分析可知，图1（c）、（d)中的初生α含量要显著少于图1（a)、（b),初生α含量的削减，使得裂纹萌生源削减，条状α和初生α交错在一路，将会不休扭转裂纹扩大方向，从而使裂纹蹊径越发崎岖，因而冲击韧性好[6-7]。这也与表4中冲击韧性数值变动根基一致。

2.4分歧工艺对棒材探伤的影响

资料组织对杂波水平的影响是不言而喻的，选取超声波无损检测的方式，从杂波的凹凸就能够判断出资料组织均匀性。由于声波在棒材探伤时，棒材中央存在阻碍物时，将会影响波形，而在均匀介质中传布不会产生反射，就不会出现杂波。图2为四种工艺规划得到的棒材探伤波形图（1.2mm平底孔，2.5MHz探头检测）。由图2中显示的探伤波形图能够看出，四种工艺下棒材探伤均满足GB/T5193-2007尺度中A1级探伤要求。

结合图2分析可知，图2（b）、（d）杂波相对低一些，杂波高度根基在10% 左右，且波形升沉安稳；图2（C）中的杂波高度根基在10% ～20% ，波形中有两个波峰；而图2（a）中显示的杂波最高，达到30% 左右，且波形升沉改观比力大。从四种工艺分析，只有工艺1的二次加热温度最低，其它工艺加热要比工艺1的高30～70℃。同时结合图1显微组织看，四种工艺下棒材组织均为等轴组织，均匀性相对好一些的是图1（b）、（d）。由此可得，一样组织下，均匀性好的资料探伤杂波水平要低一些。

3、 结论

（1）TA 5钛合金棒材径向铸造，提高铸造温杜仔利于提高TA5钛合金棒材的组织均匀性,也降低了初生α含量，有利于提高室温冲击韧性。近β区铸造有利于提高TA5钛台金棒材室温拉伸强度、伸长率及冲击韧性。

（2）组织相对较为均匀迪胙合金棒材，探伤杂波水平会低一些。

参考文件：

[1]赵永庆，我国创新研造的重要船用钛合金及其利用[]，中国资料进展20147）：398-404

[2]沈立华，朱宝辉，马超，等，热处置工艺对TA5钛合金棒材显微组织及机能的影响[]．钛工业进展，2014(2）:20-23.

[3] 罕见金属资料加工手册[M].北京：冶金工业出版社,985:49-87.

[4]廖强，谢文龙，曲恒磊，等.热轧温度对TA5-A钛合金板材组织及拉伸机能的影响[].热加工工艺012,41(16):50-52.

[5]黄先明，谢文龙，王瑞琴，等，海洋工程用TA5-A钛合金中厚板材钻研[.热加工工艺,2017,46(5):163-165.

[6]周义刚，曾卫东，李晓芹，等．钛合金高温形变强韧化机理金属学报，1999,3（1):45-48.

[7]都海刚，檀雯，岳旭，等，退火温度对TC4钛合金薄壁环材冲击韧性的影响[]，科技创新与利用，2017（20):62-63.

[8]李华，马英杰，邱建科等.TC4钛合金显微组织对超声波探伤杂波水平的影响[]．罕见金属资料与工程，2013.42(9):1859-1863.

[9]董长升，韩泽龙，赵喜明，等．航空叶片用TC11合金棒材显微组织对超声波探伤杂波水平的影响．金属学报，2002,38（Z1）:667-66