1.2退火工藝

采用6種溫度對TA5鈦合金板進行退火處理，結果見表1。

表1退火工藝

1.3性能檢測

退火后按GJB944A2018《艦船用鈦及鈦合金板材規范》要求制備沖擊試樣，在擺錘式沖擊試驗機上進行沖擊試驗;采用JSM-IT700HR掃描電子顯微鏡檢驗沖擊斷口形貌。

2、結果與分析

2.1退火溫度對沖擊性能的影響

不同退火溫度TA5鈦合金板沖擊性能見表2，沖擊吸收能量隨退火溫度的變化如圖2所示。由表2和圖2可知,板材的室溫沖擊性能隨退火溫度的升高而提高，在800℃以上溫度退火的板材沖擊性能提高較明顯,950℃退火的板材沖擊性能最好。這是因為隨著再結晶程度的增大, α相晶粒尺寸對板材沖擊性能的影響更顯著。

表2 不同溫度退火的TA5鈦合金板的沖擊性能

2.2退火溫度對沖擊斷口形貌的影響

不同溫度退火的TA5鈦合金板沖擊試樣斷口的宏觀和微觀形貌如圖3、圖4所示。由圖3可知，沖擊斷口可分為纖維區、放射區和剪切唇3部分，700和750℃退火的板材斷口兩側有較大剪切唇，上部和下部存在較小的纖維區，中間放射區較大，說明沖擊試驗過程中材料在彈性變形后缺口部位發生微小的塑性變形，而后形成裂紋并擴展成較小的纖維區。裂紋擴展到一定深度時發生平面應變，且裂紋達到臨界尺寸后快速擴展形成放射區。800和850℃退火的板材沖擊斷口兩側剪切唇減小，而下部二次纖維區逐漸增大。這是由于在該溫度退火使材料完全再結晶，塑性和韌性提高，當裂紋擴展至切口以外接近試樣表面時，因位錯易滑移形成二次纖維區。900和950℃退火的板材斷口兩側剪切唇進一步減小，中部放射區面積減小，下部二次纖維區顯著增大。

由圖4可知,700~850℃退火的TA5鈦合金板斷口為準解理+韌窩的混合斷口,在準解理面的斷裂區存在大量撕裂棱和變形韌窩;隨著退火溫度的提高，韌窩在塑性變形階段擴大且深度增加，斷口起伏增大，撕裂棱更明顯。900~950℃退火的板材沖擊斷口有大量韌窩,且韌窩較深,韌窩周圍存在非常明顯的較薄的撕裂棱,展現出典型的韌窩聚合型延性斷裂特征,韌窩尺寸越大,在形成韌窩的過程中發生的塑性變形越大，斷裂吸收的能量越多，韌性越好,因此其沖擊性能越好。

3、結論

(1)厚65mmTA5鈦合金板沖擊性能隨著退火溫度的升高明顯提高，在800℃以上溫度退火的板材沖擊性能提高更明顯,950℃退火的板材沖擊性能最佳。

(2)700~850℃退火的TA5鈦合金板沖擊斷口為準解理+韌窩的混合斷口,準解理面的斷裂區存在大量撕裂棱和變形韌窩;900~950℃退火的板材，其韌窩在塑性變形階段被充分擴大和加深,展現出典型的韌窩聚合型延性斷裂特征。

參考文獻

[1]《稀有金屬材料加工手冊》編寫組.稀有金屬材料加工手冊[M].北京:冶金工業出版社,1984.

[2]郝曉博,張強,陶會發,等.軋制工藝對TA5鈦合金薄板組織與性能的影響[J].熱加工工藝,2019,48(19):119-120.

[3]何書林,馮永琦,王永強,等.TA5鈦合金組織對鍛件性能的影響[J].金屬學報,2002,38(增刊1):204-205.

[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]王曉亮,楊卿衛,李宇露,等.不同退火組織對TC11鈦合金動態沖擊性能的影響[J].材料熱處理學報,2023,44(11):92-100.

[6]王春雨,席文君.TC18鈦合金沖擊缺口敏感性研究[J].稀有金屬材料與工程,2012,41(4):663-666.

[7]崔約賢,王長利.金屬斷口分析[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,1998.

[8]汪啟明，楊晶，陳海生，等.大規格Ti80合金棒材沖擊韌性各向異性研究[J].鈦工業進展,2023,40(5):9-14.

（注，原文標題：退火溫度對TA5鈦合金板沖擊性能和沖擊斷口形貌的影響_胡蕾）