退火工藝:采用6種不同的退火工藝,具體如下表1所示:

工藝編號工藝參數
1700℃保溫 120min 空冷
2750℃保溫 120min 空冷
3800℃保溫 120min 空冷
4850℃保溫 120min 空冷
5900℃保溫 120min 空冷
6950℃保溫 120min 空冷

性能檢測:從65mm厚板上取樣,按上述工藝進行退火,隨后按GJB944—2018《艦船用鈦及鈦合金板材規范》要求制備標準試樣,分別采用ZEISSAxioskop2MAT型金相顯微鏡和INSTRON電子式萬能拉伸試驗機進行金相檢驗和拉伸試驗。

2、結果與分析

退火溫度對顯微組織的影響:不同溫度退火后TA5鈦合金板的α相從拉長、扭曲狀變為等軸狀。700℃退火的板,拉長的α相晶界有大量細小的再結晶晶粒;750℃退火的板,α相晶界的細小再結晶晶粒明顯長大,且在拉長的α相晶粒內也出現重結晶晶粒;800℃退火的板,受壓拉長的α相晶粒已完全再結晶,呈等軸狀;隨退火溫度升高,α相晶粒仍呈等軸狀,但尺寸明顯長大。

截圖20250719154049.png

退火溫度對拉伸性能的影響:不同溫度退火的TA5合金板的室溫拉伸性能如下表2所示:

工藝編號退火工藝抗拉強度(MPa)屈服強度(MPa)斷后伸長率(%)斷面收縮率(%)
1700℃保溫 120min 空冷77168116.041
2750℃保溫 120min 空冷75665817.042
3800℃保溫 120min 空冷74664318.544
4850℃保溫 120min 空冷73063318.046
5900℃保溫 120min 空冷72262318.043
6950℃保溫 120min 空冷71661417.042

截圖20250719154110.png

隨著退火溫度的升高,TA5合金板抗拉強度和屈服強度約下降60MPa,斷后伸長率和斷面收縮率先升高后下降。800~850℃退火的板強度和塑性最佳,這與形變的拉長α相晶粒再結晶程度有關。因TA5合金板經軋制后的再結晶溫度約為800℃,當退火溫度低于800℃時,主要發生回復過程,隨退火溫度升高,材料的回復軟化越明顯;在800~850℃退火的板主要發生再結晶,形成細小的等軸晶粒,塑性改善;950℃退火的板α相晶粒長大,應力集中更易在晶界發生,從而降低材料的強度和塑性。

3、結論

退火后,TA5鈦合金板α相形貌從拉長、扭曲狀向等軸狀轉變,在800℃左右完成再結晶,并隨著退火溫度的提高,再結晶晶粒明顯長大。

隨著退火溫度的升高,TA5合金板的室溫抗拉強度和屈服強度明顯下降,而斷后伸長率和斷面收縮率先升高后下降,在800~850℃退火的板強塑性最佳。

參考文獻

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[4]陳軍,趙永慶,常輝。中國船用鈦合金的研究和發展[J].材料導報,2005,19(6):67-70.

[5]孫浩.TA10鈦合金熱壓縮變形行為及組織演變研究[D].洛陽:河南科技大學,2018.

[6] KADKHODAPOUR J, SCHMAUDER S, RAABE D, et al. Experimental and numerical study on geometrically necessary dislocations and non-homogeneous mechanical properties of the ferrite phase in dual phase steels [J]. Acta Materialia, 2011, 59 (11): 4387-4394.

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