钛及钛合金拥有耐高温、耐侵蚀性、比强度高、密度小及耐低温等优异机能，，，在海洋工程、航空发起机、氢氧发起机、化工等分歧领域都有极度宽泛的利用，，，发展远景优良[1-2]。TA15钛合金的名义成分为Ti-6.5A1-2Zr-1Mo-1V，，，是一种中强度的近α型钛合金，，，强化方式除了增长α型不变元素Al进行固溶强化以外，，，还参与Mo和V两种β型不变元素以及中央元素Zr进行强化，，，使其拥有优异的热强性、焊接性以及工艺塑性等特点，，，在飞机机匣、发起机叶片、氢氧发起机结构件等领域均有大量利用[3-4]。

由于TA15钛合金在诸多领域的利用愈加宽泛，，，对其机能的要求也越发严格，，，钻研越发深刻和多面化。周松等[5]进行了激光沉积修复TA15钛合金断裂韧度钻研。了局批注：
：激光修复后的试样其各方面断裂韧性均小于基材，，，屈强差越大，，，断裂韧性越大，，，体修复后的裂纹扩大位于热影响区，，，而面修复后的裂纹扩大在网篮组织、双态组织及热影响区内同时进行。董显娟等[6]钻研了β转变组织TA15钛合金的流动软化行为。了局批注：
：影响其流动软化机制的重要成分为变形热效应，，，随着应变速度的提高和变形温度的降低，，，变形热软化水平加强，，，节制流动软化的机制有动态回复、动态再结晶以及流动失稳缺点等成分。本文以TA15钛合金棒材为钻研对象，，，钻研了棒材在分歧退火温度后的金相组织、室温拉伸以及高温拉伸的力学机能演变法规，，，可为TA15钛合金的出产利用提供参考。

1、试验资料与步骤

试验原资料为TA15钛合金棒材，，，具体化学成分见表1：
：辖鸬脑级吞鹣嘧橹缤1所示。该金相组织为等轴组织，，，其中α相状态有两种，，，一种为初生α相，，，在基体上均匀散布的；；；另一种为次生α相，，，重要在βT（β转变组织）中，，，原始金相组织由初生α相和βT（细条次生α相，，，次生α相之间玄色底为残存β）组成：
：辖鹣啾涞悴舛ㄆ揪軬B/T23605—2009《钛合金转变温度β测定步骤》执行，，，测得其相变点为1010～1015℃。

将TA15钛合金棒材切割成若干份，，，进行室温与高温拉伸机能测试，，，其中室温拉伸测试步骤为：
：将切割后棒材放入箱式电阻炉平别离进行870、900、930、960℃的热处置，，，保温功夫为1.5h，，，冷却方式为空冷（AC），，，热处置实现后，，，从棒材上取样并进行金相组织观察和室温拉伸机能测试。高温拉伸测试步骤为：
：将棒材加工成高温拉伸试样后，，，将试样装入试验设备中进行加热，，，待温度升到870、900、930、960℃后并保温10min，，，随后别离在这4种温度下进行高温拉伸试验。

使用ICX41M光学显微镜观察并拍照金相组织；；；使用INSTRON-5580全能试验机进行室和善高温拉伸机能测试；；；室温及高温拉伸试样断口描摹使用QUANTA型扫描电镜观察，，，室温与高温拉伸试样均为L向（棒材纵向），，，每组试验测试3个试样，，，最后取均匀值作为试验了局。

2、了局与会商

2.1金相组织

图2为TA15合金经过分歧温度退火后的金相组织。由图2可知，，，与原始锻态组织相比，，，合金在870℃时（图2（a）），，，初生α相尺寸减小，，，βT组织隐没，，，除了初生α相以外，，，组织内还有藐小次生α相均匀散布。由于TA15棒材在两相区铸造时的塑性变形使组织位错密度增多，，，同时还有少量变形能以应变能的大局贮存起来。所以，，，在870℃退火时，，，合金以回复为主，，，开释部门变形储能，，，加强内部原子扩散，，，降低组织位错密度。当退火温度在900℃时（图2（b）），，，组织内初生α相和藐小次生α相含量削减，，，温度升高导致原子扩散能力提高，，，变形时产生畸变的晶：
：臀床涞木ЯＳ心谀懿畈，，，在其作用下，，，产生变形的晶粒转变为位错密度低且无应变的等轴晶，，，变形储能得到进一步开释。退火温度在930℃时（图2（c）），，，藐小次生α相含量进一步削减，，，组织内出现齐全的β晶粒。由于退火温度进一步升高，，，组织内平衡α相的体积分数增长，，，使α相起头 沿着β/β晶界逐步向再结晶β片层中渗入，，，导致β晶？？Ｆ鹜贩掷隱7]。当温度达到960℃时（图2（d）），，，组织内的β晶粒中有新的藐小的α相析出（α_s），，，与残存β相组成新的β_T组织，，，此时合金的组织由等轴组织转变为双态组织。通常情况下，，，组织中α_s是否析出由加热后合金冷却速度和β基体内元素含量决定[7]。由于退火温度会影响合金中元素再分配的过程，，，当退火温度升高时，，，α相向β相转变增多，，，元素再分配会使β不变元素在β相中的含量降落，，，同时组织内α不变元素含量增长，，，β相的不变性在冷却过程中降低，，，促使α_s相析出。又由于冷却速度一样时，，，退火温度决定冷却功夫的长短，，，温度越高，，，冷却功夫越长，，，对于α_s的析出越有利。

2.2室温拉伸机能

图3为分歧温度退火后合金的室温拉伸机能。

由图3可得，，，随着退火温度的升高，，，合金强度先降落而后升高，，，塑性出现出相反趋向，，，在960℃退火温度下，，，抗拉强度（Rm）最高可达1071MPa，，，屈服强度（Rp0.2）为881MPa；；；在930℃退火温度下，，，断后伸长率（A）最高为17.5%，，，断面收缩率（Z）为46%。这是由于随着退火温度的升高，，，组织内α相向β相起头转变，，，组织中α相和β一样时产生回复与再结晶。

在870℃退火时，，，以回复为主，，，铸造变形产生的位错无法齐全去除，，，导致合金的强度较低[8]。当退火温度为900℃时，，，以再结晶为主，，，随着α--->β相转变进行，，，组织的次生α相产生溶化，，，导致β相产生软化，，，合金在强度降低的同时塑性提高。因而，，，当退火温度升高到930℃时，，，合金的强度与塑性变动越发显著。相比900℃退火，，，组织中初生α相更小，，，大部门次生α相融入β相中，，，组织中出现软化后的β晶粒，，，以至合金的强度降低到最小值，，，塑性达到最大值。在960℃进行退火时，，，合金的力学机能受到α--->β相转变过程中初生α相的状态和含量产生变动以及冷却过程中α_s相析出的双重影响：
：辖鸩苄员湫问，，，滑移首先在等轴α晶粒中起头，，，形变在不休增长过程中，，，越来越多的初生α相晶粒被滑移所占据，，，由于此时组织中存在β_T，，，导致滑移会向β_T内扩大，，，βT内的αs相是影响合金强度的重要成分[9]，，，大量的藐小α_s彼此订交错散布于β_T中，，，此时的相界面对滑移有故障作用，，，导致合金难以产生变形，，，强度增大。而等轴α晶粒拥有缩小滑移带间距的作用，，，使得位于晶界处位错塞积减小，，，延长浮泛的形核及长大，，，加强合金产生断裂前所接受变形的水平，，，对合金塑性拥有有利作用[10-12]。

2.3高温拉伸机能

图4为TA15合金在分歧温度下的高温拉伸机能。由图4可知，，，随着拉伸温度的提高，，，合金的强度和塑性出现相反趋向。在870℃时，，，强度最高，，，塑性最低，，，其中抗拉强度（Rm）为258MPa，，，屈服强度（R_p0.2）为189MPa；；；在960℃时，，，强度最低，，，塑性最高，，，其中断后伸长率（A）最高为280%。与室温拉伸相比，，，高温拉伸的合金强度显著降低，，，塑性显著上升。高温拉伸时，，，合金内部能量升高，，，增大原子的震荡领域，，，进行塑性变形的晶格会位于新的平衡地位，，，在拉伸起头时，，，合金是以弹性变形为主，，，并蕴含少量塑性变形的混合变形，，，导致其与室温拉伸有所分歧。也有钻研指出[13]：
：在高温拉伸时，，，组织内的动态回复与动态再结晶相对与室温更容易产生，，，位错密度降低，，，合金软化成效增长，，，导致形变容易产生，，，强度降低。当拉伸温度为870℃时，，，此时变形温度较低，，，当产生变形时，，，晶粒；；苹岬贾伦橹杏写罅课淮聿，，，并产生位错缠结和堆积景象，，，导致位错密度增长，，，合金拥有肯定硬化景象，，，导致应力上升，，，强度较高。当拉伸温度为900℃时，，，随着温度的升高会导致组织内晶界强度降低，，，变形时晶粒；；岜焕，，，阐发为塑性增大，，，同时提高温度还会推进动态再结晶，，，降低晶界滑动时所导致的晶界左近应力集中景象，，，推进变形发展，，，塑性提高。同时再结晶还会降低位错密度，，，减弱硬化成效，，，导致强度降低。当变形温度升到930℃时，，，较高温度会大幅降低位错滑移时的临界分切应力，，，推进晶界滑移与位错滑移产生，，，较高温度还会使α相溶化度增长，，，次生α相削减会降低强化作用，，，合金强度进一步降落。当拉伸温度为960℃时，，，α相溶化度进一步增长，，，组织产生α--->β相的转变增多，，，初生α相藐小且呈等轴状，，，组织内晶界数量增多、长度变短，，，合金产生变形时容易产生晶界滑动，，，且β相拥有更多的滑移系，，，变形时更容易进行晶内滑移[14]，，，从而使合金塑性达到最大值。

2.4断口分析

图5为TA15合金经过分歧温度退火后的室温拉伸断口描摹。由图5可知，，，分歧退火温度的断口描摹大体一样，，，均以韧窝为主，，，描摹均为等轴韧窝，，，拥有显著的韧性断裂特点：
：辖鹚苄跃尴竿ǔＳ扇臀训纳钋澈途尴妇龆，，，当韧窝深且大时，，，合金拥有优良塑性，，，当韧窝浅且小时，，，合金塑性较差[15]。退火温度为870、900℃时，，，断口韧窝描摹散布均匀且为等轴状韧窝，，，但韧窝较小较浅（图5（a）、（b））。当合金退火温度为930℃时，，，韧窝有大有小，，，散布均匀，，，且韧窝较深（（图5（c）），，，塑性达到最佳值。当退火温度持续升高至960℃时，，，组织中形成β_T，，，其中含有藐小αs相，，，进行拉伸时，，，当裂纹扩大至α_s相时，，，由于分歧α_s相取向各别，，，当裂纹达到其天堑地位时，，，取向分歧的αs相对其故障分歧，，，界面上会有浮泛出现（图5（d）），，，宏观上体现为合金塑性降落[16]。

图6为分歧拉伸温度下TA15合金的高温拉伸断口描摹。由图可见，，，与室温拉伸断口描摹相比，，，高温拉伸断口中同样蕴含大量的等轴状韧窝，，，其韧窝尺寸更大更深，，，且韧窝的巨细和深度随着拉伸温度升高而变大，，，拥有软化后的流变特点，，，是显著的韧性断裂。高温拉伸断口处有众多大尺寸韧窝产生，，，注明合金在断裂前有较大的塑性变形产生，，，而其断口处除了肯定数量大尺寸韧窝外，，，较大的韧窝周围散布着肯定数量小韧窝。断口中较大较深的韧窝通常是由α束域或等轴α晶粒在断裂过程中形成，，，小韧窝通常由片状α或β晶粒在断裂时所形成。

3、结论

（1）合金的原始组织为等轴组织，，，退火后合金的初生α相尺寸减小，，，β_T组织隐没，，，并有藐小次生α相均匀散布。随着退火温度的升高，，，组织经历回复与再结晶过程，，，同时组织内β晶粒中有藐小α_s析出，，，与残存β相组成新的β_T组织，，，组织变为双态组织。

（2）随着退火温度的升高，，，室温下合金强度先降落再升高，，，塑性出现出相反趋向，，，在960℃时强度最高，，，抗拉强度为1071MPa，，，屈服强度为881MPa，，，在930℃时塑性最佳，，，断后伸长率为17.5%，，，断面收缩率为46%。高温拉伸试验中，，，在870℃时强度最高，，，抗拉强度为258MPa，，，屈服强度为189MPa，，，在960℃时，，，塑性最高，，，断后伸长率最高为280%。

（3）分歧热处置温度的室温断口描摹大体一样，，，均为等轴韧窝；；；分歧拉伸温度下的高温拉伸断口中同样蕴含大量的等轴状韧窝，，，其韧窝尺寸更大更深，，，室温与高温拉伸的断口描摹均为韧性断裂的特点。

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