二次軋制參數和退火熱處理對TA5-A鈦合金熱軋板力學性能的影響

鈦合金具有良好的物理性能、力學性能以及耐海水腐蝕性能，在海軍裝備上大量應用，其典型的牌號有TA5、Ti31、Ti80和Ti75等。TA5是一種單相A型鈦合金，具有中等強度、良好的焊接性能及耐海水腐蝕性能，但其在熱加工過程中的變形抗力較大，表面易出現裂紋，使其成材率不高。為改善鈦合金的熱加工性能，研究人員對其熱變形特征、變形機制以及熱變形過程中的組織演化規律等進行了大量研究。

國內關于TA5鈦合金板材加工工藝、熱處理工藝（常規為熱軋后退火處理）的研究報道較多，但如何通過制定合理的軋制工藝和熱處理工藝來滿足其實際使用性能的研究還比較少。為此，科研人員對TA5-A鈦合金進行了熱軋及退火熱處理，研究軋制變形率和退火工藝對其顯微組織及力學性能的影響，以期得到較好的軋制工藝及熱處理制度。

試驗用TA5-A鈦合金的化學成分均符合GJB944-1990《潛艇用TA5-A鈦合金板》的要求，具體為（質量百分數）Al4.37～4.39，O0.08～0.10，B0.0034～0.0038，F0.068～0.082，Si0.04，C0.009～0.012，N0.010～0.013，H0.001。用熱分析法測得它的相變溫度為（1000±3）℃。

試驗用TA5-A鈦合金板坯的初始厚度h1分別為58、70、67、70mm。先進行開坯和中間軋制，然后將其加熱至960℃，保溫250min后進行一次軋制，一次軋制的變形率為65%～67%。然后采用不同的二次軋制工藝進行熱軋，即再將板料加熱至θ1（二次開軋溫度），對應h1分別為940、940、940及920℃，保溫65～85min后進行不同道次的二次軋制，二次軋制相對應的總變形率分別為59、66、64、及66%，終軋溫度為θ2，相對應的分別為852、753、836及797℃，軋制完成后的板材厚度均為24mm（h2），軋制道次分別為6、6、10、10。最后對板材進行熱處理，對應前二種h1具體為500℃×0.5h；500℃×0.5h+600℃×1h，后二種h1具體為500℃×1h；600℃×1h。

在鈦合金板材上沿軋制方向截取金相試樣、拉伸試樣和沖擊試樣，進行力學性能測試。結果表明：

（1）在加熱制度相同的條件下，因鈦合金板材邊部降溫快，塑性差，故而軋制變形率較大且終軋溫度低的板材邊部出現了較多裂紋；

（2）較大的軋制變形率有利于提高熱處理后鈦合金的強度、塑性和韌性，終軋溫度控制在800℃左右比較合適；

（3）隨著退火溫度升高，鈦合金板材的伸長率和斷面收縮率均升高，而強度及沖擊韌性則均下降。