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退火温度对TA5钛合金厚板显微组织和拉伸机能的影响

颁布功夫:: 2025-07-17 15:27:56    浏览次数::

引言

钛及其合金拥有比强度高、、耐热、、耐蚀性好等特点, ,,宽泛利用于航空航天、、化工、、海洋工程等领域。。。TA5钛合金是全α相钛合金, ,,名义成分为Ti-4Al-0.005B, ,,强度中等、、塑性较差, ,,但焊接机能和耐蚀机能良好, ,,宽泛利用于船舶制作。。。随着我国船舶工业的发展, ,,TA5钛合金厚板的用量增长、、机能要求更高。。。目前对TA5钛合金的钻研重要是棒材和锻件的变形工艺和热处置工艺, ,,对宽幅厚板的热处置工艺钻研较少。。。本文对TA5钛合金厚板进行分歧温度的退火处置, ,,钻研退火温度对其显微组织和室温拉伸机能的影响, ,,为批量出产提供凭据。。。

1、、试验资料和步骤

试验资料::试验用TA5钛合金经3次真空自耗电弧炉熔炼, ,,铸锭直径为720mm, ,,化学成分(质量分数)为4.4%~4.5%Al、、0.004%~0.005%B、、0.23%~0.24%Fe、、0.11%~0.13%O、、0.006%~0.007%C和<0.001%H。。。铸锭在Tβ以上温度多火次开坯、、缴拔、、铸造成350mm厚板坯, ,,再在Tβ以下温度一火次轧制成65mm×2300mm×L板材, ,,板的热轧态显微组织重要为拉长、、扭曲的α相及在热塑性变形过程中因动态再结晶而产生的少量藐小等轴状α相。。。

截图20250719154029.png

退火工艺::选取6种分歧的退火工艺, ,,具体如下表1所示::

工艺编号工艺参数
1700℃保温 120min 空冷
2750℃保温 120min 空冷
3800℃保温 120min 空冷
4850℃保温 120min 空冷
5900℃保温 120min 空冷
6950℃保温 120min 空冷

机能检测::从65mm厚板上取样, ,,按上述工艺进行退火, ,,随后按GJB944—2018《舰船用钛及钛合金板材规范》要求制备尺度试样, ,,别离选取ZEISSAxioskop2MAT型金相显微镜和INSTRON电子式全能拉伸试验机进行金相检验和拉伸试验。。。

2、、了局与分析

退火温度对显微组织的影响::分歧温度退火后TA5钛合金板的α相从拉长、、扭曲状变为等轴状。。。700℃退火的板, ,,拉长的α相晶界有大量藐小的再结晶晶粒;750℃退火的板, ,,α相晶界的藐小再结晶晶粒显著长大, ,,且在拉长的α相晶粒内也出现重结晶晶粒;800℃退火的板, ,,受压拉长的α相晶粒已齐全再结晶, ,,呈等轴状;随退火温度升高, ,,α相晶粒仍呈等轴状, ,,但尺寸显著长大。。。

截图20250719154049.png

退火温度对拉伸机能的影响::分歧温度退火的TA5合金板的室温拉伸机能如下表2所示::

工艺编号退火工艺抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)断后伸长率(%)断面收缩率(%)
1700℃保温 120min 空冷77168116.041
2750℃保温 120min 空冷75665817.042
3800℃保温 120min 空冷74664318.544
4850℃保温 120min 空冷73063318.046
5900℃保温 120min 空冷72262318.043
6950℃保温 120min 空冷71661417.042

截图20250719154110.png

随着退火温度的升高, ,,TA5合金板抗拉强度和屈服强度约降落60MPa, ,,断后伸长率和断面收缩率先升高后降落。。。800~850℃退火的板强度和塑性最佳, ,,这与形变的拉长α相晶粒再结晶水平有关。。。因TA5合金板经轧制后的再结晶温度约为800℃, ,,当退火温度低于800℃时, ,,重要产生回复过程, ,,随退火温度升高, ,,资料的回复软化越显著;在800~850℃退火的板重要产生再结晶, ,,形成藐小的等轴晶粒, ,,塑性改善;950℃退火的板α相晶粒长大, ,,应力集中更易在晶界产生, ,,从而降低资料的强度和塑性。。。

3、、结论

退火后, ,,TA5钛合金板α相描摹从拉长、、扭曲状向等轴状转变, ,,在800℃左右实现再结晶, ,,并随着退火温度的提高, ,,再结晶晶粒显著长大。。。

随着退火温度的升高, ,,TA5合金板的室温抗拉强度和屈服强度显著降落, ,,而断后伸长率和断面收缩率先升高后降落, ,,在800~850℃退火的板强塑性最佳。。。

参考文件

[1]罕见金属资料加工手册编写组。。。罕见金属资料加工手册[M].北京::冶金工业出版社, ,,1984.

[2]赫晓博, ,,张强, ,,陶会发, ,,等。。。轧制工艺对TA5钛合金薄板组织与机能的影响[J].热加工工艺, ,,2019,48(19):119-120.

[3]何书林, ,,冯永琦, ,,王永强, ,,等.TA5钛合金组织对锻件机能的影响[J].金属学报, ,,2002,38(增刊1):204-205.

[4]陈军, ,,赵永庆, ,,常辉。。。中国船用钛合金的钻研和发展[J].资料导报, ,,2005,19(6):67-70.

[5]孙浩.TA10钛合金热压缩变形行为及组织演变钻研[D].洛阳::河南科技大学, ,,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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