TA18合金即Ti-3A1-2.5V合金，是一種低合金化的近α鈦合金，不僅具有優(yōu)異的室溫、高溫力學(xué)性能和耐蝕性能，而且具有良好的冷、熱加工性能以及焊接性能。因此，該合金成為航空航天管路系統(tǒng)的首選材料。隨著航空航天工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)性能優(yōu)良的TA18合金管材的需求持續(xù)增長(zhǎng)。
目前，國(guó)內(nèi)通過(guò)冷軋技術(shù)生產(chǎn)強(qiáng)度為860MPa級(jí)的TA18管材尚不成熟。管材在軋制過(guò)程中易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，同時(shí)成品管的高強(qiáng)度和高塑性也難以同時(shí)保證。因此，國(guó)內(nèi)對(duì)高強(qiáng)高韌TA18鈦合金管的需求一直依賴(lài)進(jìn)口。
科研人員通過(guò)試制不同規(guī)格的TA18管材，研究?jī)?nèi)徑減徑率與壁厚減壁率的比值Q、累積變形率ε以及退火溫度對(duì)成品管的顯微組織和性能的影響，從而優(yōu)化合金的加工工藝，為高強(qiáng)高韌TA18合金管的國(guó)產(chǎn)化提供技術(shù)指導(dǎo)和借鑒。
實(shí)驗(yàn)原料選用一級(jí)海綿鈦、A1-V中間合金以及Al豆、Al箔，經(jīng)過(guò)多次真空自耗電弧爐熔煉，制成Φ430mm的TA18合金鑄錠。鑄錠經(jīng)β區(qū)開(kāi)坯，在α＋β兩相區(qū)精鍛成Φ130mm棒坯，然后在2500t臥式擠壓機(jī)上擠成Φ45mm×8mm合金管坯。通過(guò)在兩輥LG和三輥LD軋機(jī)上進(jìn)行多道次冷軋和表面處理，再在真空退火爐中進(jìn)行退火后，制備成Φ25mm×1.8mm、Φ22mm×1.6mm、Φ20mm×1.5mm、Φ18mm×1.3mm、Φ16mm×1.2mm、Φ14mm×1mm、Φ12mm×0.9mm、Φ10mm×0.7mm、8mm×0.6mm和Φ6mm×0.5㎜10種規(guī)格的成品管材。
管材的室溫拉伸性能測(cè)試在新三思10t試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為ASTM E8 M。管材試樣經(jīng)磨制、拋光后，使用腐蝕劑對(duì)試樣的軸向截面進(jìn)行腐蝕，侵蝕時(shí)間15～20s。用光學(xué)顯微鏡觀察試樣的顯微組織。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）當(dāng)累積變形率不大于55%，且內(nèi)徑減徑率與壁厚減壁率之比Q值控制在0.53～1.14時(shí)，TA18實(shí)驗(yàn)管材在兩輥軋機(jī)上可順利軋制，內(nèi)、外表面無(wú)裂紋。
（2）TA18實(shí)驗(yàn)管材加工態(tài)的強(qiáng)度隨著變形率的增大逐漸升高，但變形率對(duì)管材塑性的影響存在一臨界值。當(dāng)變形率低于44%時(shí)，變形率對(duì)管材加工態(tài)的塑性影響不大；當(dāng)變形率超過(guò)44%時(shí)，管材塑性隨著變形率的升高逐漸下降。
（3）隨著退火溫度的升高，TA18實(shí)驗(yàn)管材的強(qiáng)度逐漸降低，延伸率逐漸升高，同時(shí)由于變形率不同造成的加工硬化效應(yīng)也隨之減小。當(dāng)變形率為30%～80%時(shí)，再結(jié)晶退火幾乎可以完全消除變形率對(duì)管材力學(xué)性能的影響。但是當(dāng)變形率過(guò)?。?3%）時(shí)，管材再結(jié)晶態(tài)的塑性仍然較低，這是由于變形率過(guò)小的管材再結(jié)晶晶粒尺寸分布不均勻而引起的。
（4）當(dāng)變形率為51%，退火制度為550℃，90min時(shí)，Φ12mm×0.9mm的TA18實(shí)驗(yàn)管材的力學(xué)性能為：UTS=920MPa，YS=755MPa，El=14%。
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