冷變形率對退火態(tài)TC2鈦合金薄板組織和性能的影響

TC2合金是一種中等強(qiáng)度、高塑性近α型鈦合金，含有4%α穩(wěn)定元素Al和1.5%β穩(wěn)定元素Mn。合金在室溫平衡狀態(tài)下由α相和少量β相組成，β相的含量一般為2%～4%。該合金板材在熱態(tài)和有限冷態(tài)下有較好的成形性，具有較高的熱穩(wěn)定性，在350℃以下結(jié)構(gòu)件可以工作2000h，適合制造飛機(jī)機(jī)翼、安定面、襟翼、機(jī)翼等內(nèi)部受力構(gòu)件及其他焊接結(jié)構(gòu)件，在航空航天工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。尤其是大規(guī)格TC2合金板可以減少焊縫數(shù)量，在航空工業(yè)中有迫切的需要。

關(guān)于冷軋壓下率和退火工藝對TC2合金薄板組織及性能的影響鮮見報道?？蒲腥藛T研究了冷加工對TC2合金性能的影響規(guī)律，并觀察了其顯微組織特征。

TC2合金利用真空自耗電弧爐熔煉，采用一次真空、二次充氬熔煉工藝，制備出Φ420mm的成品鑄錠，其相變點(diǎn)為(975±10)℃。鑄錠在大噸位快鍛機(jī)上鍛造成厚度為200mm的板坯，利用2800mm熱軋機(jī)經(jīng)三火軋制成4mm厚板材。將制備好的坯料在1780mm六輥可逆冷軋機(jī)組上進(jìn)行冷軋變形，變形率為5%～45%，然后對冷軋變形后的試樣進(jìn)行750℃×5h的真空退火處理。再從冷變形和熱處理后的試樣中分別取樣測試其室溫力學(xué)性能和顯微硬度，用奧林巴斯顯微鏡觀察其金相組織。試驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）當(dāng)冷變形率從5%上升到43%時，強(qiáng)度升高約200MPa，伸長率則降低15%。該合金隨冷變形率的增加，加工硬化現(xiàn)象較為明顯。

（2）該合金在冷變形率27%～32%的范圍內(nèi)，在750℃×5h的真空退火熱處理條件下，出現(xiàn)明顯的退火軟化現(xiàn)象。當(dāng)變形率超過32%時，退火后強(qiáng)度又隨之上升，而伸長率隨之下降。

（3）板材在變形率為28%進(jìn)行退火時，已完成完全再結(jié)晶并獲得均勻細(xì)小的等軸組織，導(dǎo)致材料出現(xiàn)明顯的軟化。而板材在變形率為43%進(jìn)行退火時，變形畸變能大，形核和晶粒長大的驅(qū)動力大，導(dǎo)致晶粒尺寸明顯增大，引起板材強(qiáng)度的上升和塑性的下降。

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