合金成分對TA15鈦合金組織及力學性能的影響

袁媛

摘? 要：在過去的數年中，TA15鈦合金被用于大量的武器領域。在這種情況下經常發生高的沖擊載荷的結構件，從而對材料的高強輕質、低成本、腐蝕、抗沖擊強度和動態性能提出了更高的要求。TA15鈦合金目前用于高沖擊強度的TC4鈦合金比具有更高的工作溫度、更低的密度、更強的強度和更大的成形靈活性以及更高的動態性能。這會使得結構性效率和作戰能力更強。在準靜態或動態環境中，它具有應變率。隨著屈服強度的增加，鈦合金的屈服強度大大提高。動態環境下，TA15鈦合金的屈服強度可達靜態鈦合金的1.65倍。其動態性能是評價使用性能的重要指標。

關鍵詞：TA15鈦合金;合金成分;力學性能

TA15合金是一種性能良好的綜合性鈦合金。合金可用于制造棒、鍛、板和型材，廣泛用于飛機發動機和機身結構。為提高國產鈦合金的比重，提高國產戰斗機的綜合效能，滿足國家航空等有關行業的需要，對熔煉進行了研究，并得到滿足。為生產合格TAl5鈦合金創造了條件。

一、實驗材料及方法

實驗材料由四個不同的成分組成，用三次真空自耗電弧ф200 mmTA15鈦合金。測量的合成元件見表1。相位位移為1010～1020℃，四種合金的相位位移為950℃×2 h/AC。通常進行退火熱處理，其中一些在冷卻過程中是α相在β相析出，得到的微組織主要是等軸測初生α相對于軸組織具有一定數量的β轉變組織。如圖1所示。采用相位分析軟件對相位程序和Leica與FEI電鏡的微觀結構參數進行了研究。利用不同視場下葉片的平均值α相寬表征二次生α相寬，在體積分數α中，相含量表征原生質。在普通電子拉伸試驗機上測量了室溫下的準靜態拉伸性能。基于樣品位于輸入桿和輸出桿之間的事實，在（2700±100）、（3000±100）s-1和臨界應變率下，在?14.5mm霍普金森壓力桿上進行測量。?4mm×圓柱形試樣的動態力學性能4mm在彈性桿的作用下，彈性桿捕捉沖擊波，沖擊波最終由彈性桿進入。用粘在輸入和輸出桿上的應變計捕捉反射波和透射波。利用超動態應變儀和瞬態波形存儲器，可以得到一定應變率下試樣的拉伸時間曲線，將繼續處理產生的應變率下的實際應力和應變曲線。材料的動態性能通過材料的均勻塑性變形、平均流動應力和沖擊吸收進行衡量力學性能。

二、結果與分析

1.成分微小變化對合金顯微結構的微觀效應。三個統計值的平均值由金相分析軟件確定。為初生α相含量為67.82、69.63、76.44、61.41%記錄是從五個不同角度計算的。片狀α相平均寬度為0.683、0.695、0.803、0.585μm，當元素Zr大于1和合金2#時，初生α量減少，次生α相片寬度減小。與2和3#合金相比，元素含量上升Mo在增加。含量減少的是初生α相，次生α相片寬度減小;與合金2和4#相比，隨著Al、V初生α相含量的降低，α次生相的寬度一般較細，由3#合金形成元素含量α相變最多、區體β最少積分數和次生α相片寬度最寬;主要元素合金的4#初生相含量高，轉變速率最低。區體β分數最多數和最細寬度次生α相片。

2.合金的微小變化影響室溫靜態拉伸性能，每組拉伸的特點是兩個樣品的平均值，Zr值的變更對抗拉強度的影響較低，與Zr含量和其他元素相比，Zr值對1和2#合金的影響較小，而Zr值對1#合金o合金越少越容易成型。2和3#合金與不同鉬含量相比，鉬含量2#合金較高具有強度較高和塑性較低。2和4#合金與不同釩含量相比，高釩合金具有強度較高和塑性較低。相比與合金3和4#，4#合金具有更高的強度和更低的塑性。鋁、鉬、釩含量越高，抗拉強度越高，塑性越小。2/＼Zr金屬濃度較低，但雜質含量o在合金范圍內略高，隨著元素含量的增加，o被認為是強α，合金的室溫拉伸有利于提高強度，降低合金的塑性。這兩種元素的共同作用使合金的折疊強度略高，塑性略弱。實驗結果與鋁鉬等效電阻的經驗公式（考慮氧的差異）一致。一般來說，Zr含量對室溫拉伸強度沒有影響，隨著Al、Mo和V含量合金的強度也在增加，但塑性變化相反。

3.合金元素、也就是微觀組織和這些機械特性之間的關系。對不同成分的鈦合金的成分、組織參數、準靜態拉伸性能和動態力學性能進行了對比分析。高合金鋼具有高強度、低塑性和優良的動態性能。由于原子是α相中的置換方式，Al是α穩定元素可以提高合金的強度。隨著Al、V和Mo含量的增加，α相含量降低，增加β區體積分數。β區體積分數寬度變薄，合金強度增加，塑性相反。當輕層寬度比增大、相界增大、位錯滑移阻力增大時，層狀β轉變調整組織裂紋擴展有利于。易塞積位錯容，應力集中形成，不利于變形，提高強度，降低塑性。但隨著基本元素含量的增加，合金的臨界變形速率增加，動態流變平均應力、動態塑性均勻變形和沖擊吸收能增加，動態性能改善。對于TA15鈦合金等軸組織，降低α相含量和有利于次生α相片層寬度室溫拉伸強度、臨界伸長率和動態力學性能得到了改善

Zr含量對室溫拉伸強度沒有影響，主合金中Al、V和Mo增加含量，α相的含量減少，部分減少，寬度較細次生α相片層，強度增加，塑性降低。與其他α相含量合金元素相比，增加Zr含量對初生生長水平增加，相含量對次生α相片層層寬度、室溫拉伸強度和動態力學性能影響不大。在臨界轉速范圍內，微小變化合金成分對動態力學性能影響不大。Al、Zr、V和Mo含量的增加有利于提高合金的臨界伸長率，并具有良好的動態性能。

參考文獻：

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