Ti80 钛合金是我国自行研制的 875 MPa 级耐蚀可焊 α-β 型结构钛合金，其名义成分为 Ti-6Al-3Nb- 2Zr-1Mo，在国标中对应的商标为 TA31。。。其由 于优异的冲击韧性、断裂韧性和耐蚀机能，以及优良的焊接机能，现已批量化利用于潜艇和水中刀兵的受力构件、螺栓、轴以及耐压壳体等，在船舶、 石油、化工、机械等领域拥有辽阔的利用远景。。。

本文初次发展了海洋工程用超大规格 Ti80 钛合金锻坯的工程化制备钻研，对所研制的超大规 格锻坯在分歧地位、分歧方向的组织和机能进行 分析和评价，以推动 Ti80 钛合金资料在海洋工程 领域的利用。。。

1、尝试资料

尝试资料为西部超导资料科技股份有限公司经 3 次真空自耗电弧熔炼的 Ti80 钛合金铸锭。。。铸锭规格为 Φ1020 mm，单重超过 11000 kg，铸锭实物图如图 1 所示，选取金相法测得其相变点为 995 ～1000 ℃。。。铸锭经 80 MN 快锻机在相变点以上开坯铸造，充分破碎铸态组织后，在相变点以下屡次镦拔变形，进一步细化晶粒，最后，将坯料在 α-β 两相区铸造成 340 mm × 1800 mm × 2700 mm 的锻 坯，锻坯单重超过 7500 kg，锻坯实物图如图 2 所示。。。

图 1 Ti80 钛合金铸锭实物图

图 2 Ti80 钛合金锻坯实物图

2、尝试仪器及步骤 

在锻坯头部和尾部门别取 340 mm × 1750 mm ×25 mm 的试样片进行热处置，热处置制度为 965 ℃ / 2 h，冷却方式为空冷。。。热处置后进行低倍组织观察， 同时，在低倍试样的分歧部位取 15 mm × 15 mm × 25 mm的金相试样，金相试样取样地位如图 3 所示。。。选取配比为 HF∶ HNO3 ∶ H20 = 1 ∶ 3 ∶ 5 的侵蚀液侵蚀后，使用 OLYMPUS 立式金相显微镜对显微组织进行观察分析。。。在表层和 1 /2 厚度处罚别依照 LT ( 横 向) 和 ST ( 纵向) 方向取样，依照 GB /T 228. 1— 2010进行室温拉伸机能检测，依照 GB /T 229— 2007进行室温冲击机能检测，其中，冲击试样规 格为55 mm × 10 mm × 10 mm，加工成 45° × 2 mm 的 V 型缺口试样。。。利用 ZWICK/150 全能拉伸尝试机进 行室温拉伸机能测试，利用 ZWICK/BＲA 摆锤冲击 尝试机进行冲击机能检测。。。

图 3 金相试样取样示意图

3、了局与会商 

3. 1 铸锭成分均匀性

在铸锭的头部、中部、尾部 3 个部位取样进行化学成分分析，成分检测了局如表 1 所示。。。由表 1 能够看出，Ti80 钛合金铸锭的主元素 Al、Nb、Zr 和 Mo 的极差别离为 900、400、300 和 400 ppm，杂 质元素 O 的极差能够节制在 80 ppm，批注铸锭整体成分均匀性优良。。。

表 1 Ti80 钛合金的化学成分 ( %，质量分数)

3. 2 锻坯机能不变性 

Ti80 钛合金锻坯的拉伸机能和冲击机能检测了局如图 4 和图 5 所示，分歧地位、分歧方向的抗拉强度 Ｒm 和屈服强度 Ｒp0. 2误差别离为 6 MPa，伸长率 A 的误差为 2% ，断面收缩率 Z 的误差为 4% ，冲击功 Kv2的误差为 5 J，批注 Ti80 钛合金锻坯分歧地位、 分歧方向的力学机能差距很小，拥有优良的机能不变性。。。

图 4 Ti80 钛合金锻坯的拉伸机能

图 5 Ti80 钛合金锻坯的冲击机能

3. 3 锻坯组织均匀性

Ti80 钛合金锻坯头部和尾部的低倍组织如图 6所示，由图 6 能够看出，锻坯头部和尾部的低倍组织均匀一致，均为均匀的模
：：ё橹。。。

图7 为 Ti80 钛合金锻坯分歧地位的横向显微组织照片。。。由图 7 能够看出，锻坯热处置后分歧地位 的显微组织根基一致，均为球状初生 α + 片档次生 α 组成的双态组织，在转变 β 基体上散布着初生的 等轴和拉长 α 相，分歧地位组织均匀性优良。。。均匀 散布的片层 α 相能够有效保障合金拥有优良的冲击韧性。。。 

4、结论

1) 西部超导公司率先在国内实现了 Φ1020 mm、 单重超过 11000 kg 超大规格的 Ti80 钛合金铸锭熔炼 及单重 7500 kg 超大规格的 Ti80 钛合金锻坯铸造的能力。。。

2) Ti80 钛合金铸锭分歧部位的成分均匀性优良，各主元素极差均节制在 1000 ppm 以内。。。

3) Ti80 钛合金锻坯分歧地位及方向的力学机能差距极小，力学机能不变性优良。。。锻坯分歧地位的低倍组织和显微组织均匀一致，批注锻坯拥有优良的组织均匀性。。。

图 6 Ti80 钛合金锻坯的低倍组织 ( a) 头部 ( b) 尾部

图7 分歧地位的 Ti80 钛合金锻坯的显微组织 ( a) 表层 1 ( b) 表层 2 ( c) 表层 3 ( d) 1 /2 厚度 1 ( e) 1 /2 厚度 2 ( f) 1 /2 厚度

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