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TA18（Ti-3Al-2.5V）钛合金斜轧管坯组织与性能研究
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-11-06
TA18（Ti-3Al-2.5V）钛合金是从TC4（Ti-6Al-4V）钛合金演变而来的低铝当量近α型钛合金。它不仅具有良好的室温及高温力学性能、耐腐蚀性能，而且具有优异的冷热加工工艺性、成形性和焊接性能，通过热处理可以实现良好的强度和塑性匹配。该合金对缺口不敏感，在许多介质中具有良好的抗蚀性，因此在航空航天管路系统及石化行业得到了大量的应用。
TA18（Ti-3Al-2.5V）钛合金是从TC4（Ti-6Al-4V）钛合金演变而来的低铝当量近α型钛合金。它不仅具有良好的室温及高温力学性能、耐腐蚀性能，而且具有优异的冷热加工工艺性、成形性和焊接性能，通过热处理可以实现良好的强度和塑性匹配。该合金对缺口不敏感，在许多介质中具有良好的抗蚀性，因此在航空航天管路系统及石化行业得到了大量的应用。斜轧穿孔法是利用沿轧制坯料纵向和横向上的拉应力作用，使圆坯轴心区金属产生微裂纹，继而扩展为疏松区，最后形成孔腔这一物理现象，同时当轴心区金属出现疏松时顶头及时地完成塑性加工过程，从而将实心圆坯（锻坯或轧坯）直接轧成毛管的加工方法。因为该法具有设备投资少，不用包套和润滑，工模具消耗少，成品率高，加工成本低等优点，在纯钛等管坯生产中得到大量应用。
目前国内制备TA18钛合金无缝管材普遍采用挤压制坯-轧制的生产方法。如果利用斜轧穿孔的方式制备TA18钛合金管坯，可以简化管坯制造流程并提高管坯成材率，从而整体提高管材的成材率，降低成本。科研人员采用三辊斜轧穿孔工艺进行TA18钛合金管坯的试制，并对斜轧管坯的后续冷加工性进行研究，旨在为工业化生产TA18钛合金无缝管材提供参考。
实验材料为由3t真空自耗电弧炉两次熔炼的TA18钛合金铸锭，将铸锭在β和α+β相区锻造，再经过机加工制成Φ85mm×850mm的棒坯。
采用三辊斜轧穿孔机进行管坯的制备，穿孔顶头为钼顶头。棒坯穿孔前使用中频感应炉加热，加热温度为970℃，加热时间为5min。Φ85mm×850mm棒坯一火制成Φ94mm×12mm×L管坯，变形量ε为46%，延伸系数λ为1.8。
用线切割方法将管坯沿纵向剖开，在真空热处理炉中进行退火处理，退火制度为 650℃×1h/FC、700℃×1h/FC和750℃×1h/FC。用Leica MM-6金相显微镜观察加工态（R态）和退火态（M态）管坯的显微组织以及R态管坯的氧化层。采用岛津显微硬度计测试R态管坯基体区和污染层区域的显微硬度，同时测试室温拉伸性能。
Φ94mm×12mm管坯在LG120两辊冷轧管机进行不同变形量（34%、44%、55%、65%）的开坯轧制，轧制后管材规格为Φ70mm×7mm。对管材进行除油、酸洗，再进行700℃×1h真空退火处理。观察管材的表面形貌，观察其显微组织，优选出合适的冷轧开坯变形量。
采用LG60/LD60轧机，将Φ70mm×7mm管材冷轧成Φ48mm×5mm成品管材。成品管材经除油、酸洗后，再在不同温度（600、650、670、680、700、750℃）进行真空退火处理，退火时间均为1h。观察成品管材的显微组织，测试其室温拉伸性能。试验结果表明：
（1）采用斜轧穿孔方法加工的TA18钛合金管坯，其加工态为变形的魏氏组织和少量块状α组织，经过700℃×1h/FC退火处理后室温力学性能良好，满足后续轧制的要求。
（2）TA18钛合金斜轧穿孔管坯在进行两辊开坯轧制时，变形量应控制在55%以内。成品管材较佳的真空退火制度为（650～670）℃×1h。
（3）采用TA18钛合金斜轧管坯生产的Φ48mm×5mm成品管材，其力学性能完全满足国军标GJB3423-98和美标ASTM B338-2010的要求。
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