1、試驗材料與試驗方法

試驗用TA15合金板材成分為Al：6.7，Zr：2.0，Mo：1.7，V：2.2，余量為Ti。對厚度為45mm厚的中厚板采用750，800，850℃，1h進行退火，對2.5mm厚的薄板，采用750，800，850℃，40min進行退火，最后對上述退火后的厚板和薄板進行組織、性能測試。

2、試驗結果

厚度為45mm的TA15鈦板材在750，800，850℃，保溫1h的室溫拉伸性能如圖1所示，在750℃退火時抗拉強度最高，800℃最低，隨著退火溫度升高至850℃，抗拉強度又略有上升。此時板材的橫向延伸率與抗拉強度成反比，而縱向延伸率在退火溫度為800℃時達最低值15%。

厚度為45 mm的TA15板材在750，800，850 ℃，保溫1h的顯微組織見圖2。

由圖2可知，750℃退火時TA15板材組織不均勻，晶粒尺寸范圍為5~100μm，且存在長條狀初生α晶粒。

基于45mmTA15厚板750℃熱處理時再結晶發生不完全，對2.5mmTA15薄板采用800℃，830℃，850℃，保溫40min進行熱處理，對應的力學性能如圖3所示。可以看到隨變形量增加，2.5mm薄板強度明顯增加，比45mm厚板增強約200MPa，說明隨變形量增加晶粒破碎明顯，提高該合金強度。800℃熱處理時對應最高的強度，但塑性較低，830℃熱處理時強度略有下降，但塑性升高，這與退火溫度升高，回復與再結晶進行完全有關，而850℃時初生α相略有減少，次生α相在基質內析出的數量與長大達到最佳匹配，對應著強度與塑性的同時提高。而且隨熱處理溫度升高，橫縱向差異逐漸減小。

3、試驗分析

750℃退火時未發生完全再結晶，存在大量變形抗力，而800℃退火時因大部分晶粒發生動態再結晶，生成大量細小等軸α相，提高了合金的變形協調能力，因此強度降低，塑性上升。850℃退火時隨退火溫度升高，回復與再結晶發生的更加完全，亞穩定β相充分分解，整個基體中彌散分布著細小的次生α相，此時強化效果最好，但也因為伴隨著少量初生α相的減少與次生α相的析出，這在一定程度上會導致合金強度升高，塑性降低。對比橫縱向性能可以看出，隨退火溫度升高，橫縱向差異逐漸減小，這與應力消除，晶粒等軸化程度增強有關。對應的顯微組織如圖2所示，可以看到隨退火溫度升高，初生α相數量逐漸減少，次生α相晶粒長大明顯。說明該近α鈦合金對應的性能與初生α相與次生α相的數量、大小的匹配有緊密的聯系。

4、結論

TA15厚板與薄板在兩相區750℃～850℃進行熱處理，隨熱處理溫度升高，強度先降低后增加，塑性則逐漸增加，都在850℃熱處理達到強度與塑性的最佳匹配。這與初生α相與次生α相的數量、大小的匹配有緊密的聯系；而且隨退火溫度升高，橫縱向差異逐漸減小。

參考文獻

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