TC16鈦合金板材冷軋工藝及組織性能研究

劉志強，張青來，韓偉東，柏秋生

(1.江蘇大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 江蘇 鎮(zhèn)江 212013)(2.寶雞市博信金屬材料有限公司, 陜西 寶雞 721013)

鈦合金緊固件在飛機上使用不僅可以達到減重、耐腐蝕的目的，而且是鈦合金構(gòu)件與碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件連接的最佳連接件[1,2]。TC16(Ti-3Al-5Mo-4.5V)鈦合金屬于α+β兩相合金，通過熱軋或熱拉拔加工成棒材和絲材，大量用于制備航空緊固件[3-5]。退火態(tài)TC16鈦合金棒材或絲材具有良好的冷加工塑性，其室溫冷鐓比達到1∶4，冷鐓后可直接使用或固溶時效后使用[6-8]。張青來等[9-11]對TC16鈦合金熔煉工藝、鍛造、熱軋、熱處理規(guī)范以及組織性能和冷鐓成形等方面進行了大量的前期實驗研究，所研制的TC16熱軋棒材經(jīng)退火處理后具有優(yōu)異的室溫成形性能，如斷面收縮率達到64%，冷鐓變形量達到80%。冷變形對材料力學(xué)性能具有明顯的影響，如冷變形量的增加致使BT-14和近α型TC2鈦合金板材抗拉強度和硬度得以提高[12,13]。經(jīng)檢索，國內(nèi)關(guān)于α+β兩相TC16鈦合金的研究主要集中在其棒材和絲材的加工方面，鮮有關(guān)于其冷軋板材軋制的報道。

以TC16鈦合金熱軋棒材為研究對象，通過冷軋實驗研究TC16鈦合金冷軋成形性能，分析冷軋板材的組織與力學(xué)性能，為今后TC16鈦合金板材冷軋工藝開發(fā)提供必要的技術(shù)支持。

1 實 驗

采用真空自耗電極熔化爐3次重熔制備直徑為210 mm的TC16鈦合金鑄錠，其化學(xué)成分如表1所示。鑄錠在β相區(qū)開坯，開始和結(jié)束溫度分別控制在1150和800 ℃左右，之后熱鍛和軋制成直徑為7.72 mm的棒材。為了提高TC16鈦合金棒材的冷鐓性能，根據(jù)前期的研究結(jié)果，本實驗首先對TC16鈦合金棒材進行退火處理：將熱軋棒材加熱至780 ℃，保溫2 h后，隨爐冷卻至500 ℃時空冷。……