熱處理對(duì)TA15鈦合金棒材沖擊性能的影響

TA15鈦合金具有中等的室溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，良好的熱穩(wěn)定性和焊接性能，主要用于500℃以下長(zhǎng)時(shí)間工作的飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)焊接承力零部件。TA15鈦合金的名義成分為Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V，其中的鋁當(dāng)量為6.33，鉬當(dāng)量為1.67，合金屬于高鋁當(dāng)量近α型鈦合金。TA15鈦合金一般在退火狀態(tài)下使用，以往文獻(xiàn)較多地關(guān)注退火制度對(duì)其拉伸性能的影響，關(guān)于熱處理制度與沖擊性能關(guān)系的研究報(bào)道比較少。但隨著TA15鈦合金制造承受沖擊載荷的零件在飛機(jī)上的應(yīng)用，瞬間沖擊所引起的應(yīng)力和變形比靜載荷時(shí)要大得多，因此，材料的沖擊性能引起了人們的關(guān)注。西部超導(dǎo)材料科技有限公司和陜西省航空材料工程實(shí)驗(yàn)室的研究人員通過(guò)對(duì)退火溫度及保溫時(shí)間的調(diào)整，從而改變合金的顯微組織，提高TA15鈦合金的沖擊性能。

實(shí)驗(yàn)采用西部超導(dǎo)公司生產(chǎn)的TA15鈦合金棒材。熱處理方案見(jiàn)表1，沖擊試驗(yàn)在JB30B沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，采用梅氏U型缺口試樣，尺寸為10mm×10mm×55mm。

表1 TA15鈦合金熱處理方案

試樣序號(hào)1234567

熱處理

方案810℃×2h，AC820℃×2h，AC830℃×2h，AC840℃×2h，AC850℃×2h，AC820℃×3h，AC830℃×3h，AC

試驗(yàn)結(jié)果如下：

(1)在810～850℃，TA15鈦合金沖擊性能隨熱處理溫度的升高呈現(xiàn)降低趨勢(shì);而在相同的溫度下隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，沖擊性能有所提高，而且隨熱處理溫度的升高沖擊性能提高的幅度變大。表明TA15鈦合金棒材經(jīng)810℃×2h，AC熱處理后可得到較高的沖擊性能，并且使其沖擊性能提高了35%。

(2)TA15鈦合金在初生α相的形狀和大小基本相同的情況下，次生α相的形狀和大小對(duì)沖擊韌度的影響比較大。

(3)次生α為條狀時(shí)的沖擊值明顯高于次生α為圓形或短棒狀時(shí)的沖擊值。