氧含量對TA5-A板材力學性能的影響

TA5-A鈦合金是一種全α型鈦合金，由于其具有中等強度、良好的焊接性能及耐海水腐蝕性能，是艦船用金屬結(jié)構(gòu)材料的理想選擇。TA5鈦合金在熱加工過程中變形抗力較大，表面易出現(xiàn)裂紋，這些因素對產(chǎn)品的成材率和性能是不利的。

研究化學成分對材料性能的影響規(guī)律，并找出其與組織性能之間的匹配關系，是保證TA5-A鈦合金產(chǎn)品成材率的因素之一，也是保證其性能合格的必要條件。

采用熱軋法對3個TA5-A鈦合金坯料進行加工，TA5-A鈦合金板坯尺寸為68mm×1265mm×1500mm。坯料的化學成分符合GJB944-1990標準。

軋制之前，采用地坑爐對坯料進行加熱，一火加熱溫度960℃，保溫250min，經(jīng)過一火次軋制，軋制總變形率約為67%，一火共軋制6個道次。二火加熱溫度920℃，保溫一段時間后，經(jīng)過一火次軋制，軋制總變形率約為73%，軋制后板材的厚度為16.4mm。

由軋制后板材的力學性能可以發(fā)現(xiàn)，TA5-A板材的沖擊韌性和斷后伸長率均符合GJB944-90標準要求，但抗拉強度低于標準值20～30MPa，屈服強度低于標準值5～10MPa。從化學成分分析，造成抗拉強度、屈服強度低于標準值原因之一可能是由于TA5-A鑄錠熔煉時氧含量偏低（0.04～0.06%）造成的。

因此，在第二次投料時對TA5-A鈦合金鑄錠的成分做了調(diào)整，提高了O元素的含量。試驗結(jié)果可以看出，軋制工藝不變，提高氧含量后，TA5-A板材的力學性能有所改善，韌性斷后伸長率變化不大，沖擊韌度呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢，抗拉強度和屈服強度增加的幅度較大，均增加約150MPa。

研究結(jié)果表明：在軋制條件相同的情況下，隨氧含量的增加，TA5-A鈦合金板材的抗拉強度和屈服強度均升高；氧含量的增加對板材塑性影響不大；沖擊韌度隨氧含量的增加逐漸增加，但當含氧量增大到一定值時，其沖擊韌度反而下降，因此氧含量不是越高越好，氧含量在0.08%～0.10%時，其綜合力學性能較好。