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TA5-A钛合金板材（化学成分）“表面花纹”分析与研究
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-11-05
通过金相、电镜扫描和能谱分析等方法对产生的“花纹”进行了分析与研究，找出了产生原因和解决方法，对TA5-A钛合金热轧板材的工艺路线进行了完善。
随着船舶工业技术的发展，我国舰船领域对钛材料的需求日益增加。目前中国舰船用钛量相对国外较少，加工技术不成熟，钛合金材料主要应用于潜艇和水中兵器。TA5-A钛合金是一种全α型钛合金，具有中等强度、良好的焊接性能及耐海水腐蚀性能，应用于舰船等耐海水条件下的受力构件、螺栓、轴以及耐压壳体。但是TA5-A钛合金材料在热加工过程中硬化快、变形抗力大，成形困难，表面易出现裂纹，影响材料的成材率、表面质量等。为了解决板材成形时出现的问题，轧制前对TA5-A板坯表面包覆纯钛层，此工艺可以有效地减少成品表面的裂纹产生，但在后续表面处理时板材表面易形成不规则的“细花纹”影响表面质量。科研人员通过金相、电镜扫描和能谱分析等方法对产生的“花纹”进行了分析与研究，找出了产生原因和解决方法，对TA5-A热轧板材的工艺路线进行了完善。
实验材料为16mmTA5-A板材，化学成分（质量分数，%）：Al3.7～4.5，B≤0.005，Fe≤0.3，Si≤0.15，C≤0.1，N≤0.04，H≤0.015，O≤0.15，Ti余量。
将TA5-A合金16mm板材坯料在辊底式电炉进行加热，在热轧机上进行轧制，经过热处理、表面处理后进行性能测试。采用冷场发射扫描电镜以及倒置式金相显微镜和能谱仪对16mm厚成品板材金相组织进行观察。观察发现，板材表面存在细小花纹样。
对处理后的16mm成品板材表面进行PT渗透处理，花纹表面也未发现有裂纹存在。对花纹表面进行金相组织观察发现，16mm厚成品板材组织为等轴组织，且完全等轴化，晶粒尺寸均匀、细小，花纹并未向基体内延伸。对板材表面花纹处进行观察，横截面处未观察到明显裂纹。在扫描电镜下观察试样表面花纹，发现板材表面的花纹为一些连续的10～30μm大小的坑。从能谱分析结果来看，小坑部分与材料基体成分一致。可以排除材料的成分偏析所致。
将花纹特征与爆炸不锈钢复合板界面结合特征比较，发现特征相类似。TA5-A成品表面的花纹为爆炸覆合所产生的锯齿状结合界面，爆炸覆合的宏观界面呈锯齿形。在齿与齿之间，基板和覆板受强大的爆炸冲击力作用形成了几微米宽的过渡区，该区域内位错密度增大，并有细小的覆板碎屑存在。研究结果表明：
（1）TA5-A合金表面花纹并非材料化学成分偏析所致，也不是轧制产生的表面裂纹，而是在表面包覆时纯钛层与合金产生的结合界面所致，复层和基体紧密结合，深浅不一。
（2）通过多次表面打磨抛光处理再经过酸洗后表面花纹消失。
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