1、引言

TA5是一種α型鈦合金，除含有4％的A1元素外，還加入了0.005％的B元素，這樣可細化晶粒并提高彈性模量。此合金強度中等，塑性較差，焊接性能和耐腐蝕性良好，可制作板材、棒材和鍛件，是海洋環境下理想的結構材料。目前己廣泛應用于制備船舶制造業的各類機械部件[1-2]。

國內對TA5鈦合金板材熱處理工藝的研究已做了大量的工作，而對于TA5鈦合金板材的冷加工工藝的研究較少，本實驗通過對TA5板材冷軋加工過程及其性能的研究，確定了TA5板材冷軋加工的基本工藝參數。

2、實驗方法

實驗用TA5鈦合金鑄錠是經真空自耗電弧爐三次熔煉得到，其β轉變溫度為990~1000℃，具體化學成分如表1。鑄錠經β相區開坯，α+β兩相區成品鍛造加工成板坯。板坯通過β轉變溫度以上熱軋開坯，α+β兩相區軋制得到厚度6.2mm，寬度為1030mm的板材。板材經中間退火和酸洗后，進行冷軋加工硬化實驗。加工率達到5％時，從板材頭部切250mm長實驗料一塊，余下板材繼續軋制，后續加工率每增加10％時，從板材頭部切250mm長實驗料一塊，如此反復軋制、取樣，直至板材表面出現裂紋無法繼續軋制為止。然后將切下的不同加工變形量的250mm實驗材料進行測試，分別測試實驗板的厚度、寬展、邊裂、組織和力學性能。

本實驗顯微組織在Axiovert200MAT光學顯微鏡上觀測，力學性能在Instron5885拉伸試驗機上進行測試。

3、結果討論

3.1 冷軋加工率對TA5板材組織的影響

圖1為TA5板材經過不同冷軋加工率軋制后的顯微組織，(a)是板材冷軋變形前經790℃保溫60min中間退火態的組織，主要由等軸α相組成，α拉長晶粒較少，平均晶粒尺寸為12.5μm。圖l(b)～(f)為冷加工組織，隨著加工率的增加，在軋制力的作用下，α晶粒沿著軋制方向逐漸拉長，且拉長趨向逐漸明顯。如圖(b)(C)，軋制變形量較小，板內組織變形不均勻，局部有未變形和小變形cc晶粒，這些晶粒內的位錯密度小，形變儲能小。當加工率達到25.8~46.8％時，如圖1(d)、(e)和(f)，發生明顯塑性變形，板內組織逐漸纖維化，晶粒破碎明顯。

3.2冷車加工率對TA5板材寬展和邊裂的影響

圖2為TA5板材冷軋過程中的寬展變化，板材原始寬度1030mm。從圖中可以看出TA5板材冷軋寬展率較小，寬展率與加工率成正比，加工率為46.8％時，寬展率為2.33％。加工率達到25.8％左右時，板材邊部便開始出現裂紋，并隨著加工率的增加，裂紋逐漸擴展，當加工率達到46.8％時，邊部裂紋長度達到23mm。此曲線為TA5板材冷軋尺寸設計提供了參考依據。

3.3 TA5板材的冷軋加工硬化曲線

圖3為TA5板材的冷軋加工硬化曲線，從圖中可以看出：(1)抗拉強度和屈服強度隨著加工率增加而增加，而延伸率逐漸下降，這主要是由于隨著冷軋加工率的增加，位錯密度增加，加工硬化加劇【3】。當加工率達到16.1％左右時，抗拉強度和屈服強度曲線趨于水平，說明進入難變形階段；(2)TA5鈦合金板材冷軋加工率達到46.8％時，板材表面出現微裂紋，發生脆性斷裂，無法繼續加工。

結合不同加工率TA5板材組織和加工硬化曲線，可以看出：TA5板材冷軋變形率達到25.8％時晶粒己完全破碎，組織均勻，同時，板材邊部開始出現裂紋，并隨著加工的深入，裂紋逐漸向板材內部延伸，當加工率達到46.8％時，板材發生脆性斷裂。綜上，TA5板材冷軋加工率應控制在25.8--36.0％。

4、結論

(1)TA5板材最大冷軋加工率可達到46.8％，冷軋加工率達到46.8％時，寬展率為2.33％。

(2)TA5板材冷軋加工率應控制在25.8。36.0％比較合理，既能達到細化晶粒的目的，又能合理控制板材邊部裂紋。

參考文獻

【1】孫建科．我國船用鈦合金研究、應用與發展【J】，北京：金屬學報，2002，38：33-36．

【2】稀有金屬材料加工手冊編寫組．稀有金屬材料加工手冊【M】．北京：冶金工業出版社，1984：47l_479．

【3】Swann，P．R．Electron Microscopy and Strenth ofCrystals[J]，Interscience New York，1963：132．

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