Ti-55531近β钛合金轧板拉伸性能各向异性研究.docx

Ti-55531近β钛合金轧板拉伸性能各向异性争论

李超;吕亚平;李少君;张晓泳;周科朝

【摘要】将针片状组织的近β钛合金Ti-55531在750℃热轧成板材,变形量为80％.通过微观组织及宏观织构分析,争论了Ti-55531合金轧板塑性及极限抗拉强度的各向异性.结果说明,Ti-55531合金轧板内的α相垂直于受力方向分布,并且存

在明显的α相织构,其主要织构类型为｛1212}1010、{1212}7253和{0111｝

3212.α相的取向性使得沿轧向(RD)拉伸时的裂纹扩展阻力大于沿横向(TD)拉伸,从而具有更好的塑性.宏观织构造成沿RD和TD方向拉伸滑移系和孪晶的启动存在明显的差异,样品沿RD方向拉伸时,柱面滑移系占主导;样品沿TD方向拉伸时,基面滑移系占主导,孪晶更简洁产生,从而导致沿TD方向拉伸时具有更高的极限抗拉强度.

【期刊名称】《钛工业进展》

【年(卷),期】2023(036)004

【总页数】6页(P1-6)

【关键词】Ti-55531合金;轧制;各向异性;织构

【作者】李超;吕亚平;李少君;张晓泳;周科朝

【作者单位】湖南金天钛业科技,湖南常德415001;湖南金天钛业科技,湖南常德415001;中南大学粉末冶金国家重点试验室,湖南长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点试验室,湖南长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点试验室,湖南长沙410083

【正文语种】中文

【中图分类】TG301;TG146.23

引言

近β钛合金具有高的比强度、韧性及疲乏强度，格外适合制造用于航空领域的大型承力构件[1-4]。Ti-55531合金名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr，是近β钛合金中最重要的一种高强韧钛合金之一，具有易加工、强度高、热加工性优异、韧性好等优点，被广泛应用于制造承受大应力的构造件[5-6]。钛合金的力学性能主要由α相打算，如α相的形貌、织构等[7-8]。α相为密排六方(hcp)构造，具有低对称性，导致其在沿不同方向变形时滑移系的启动存在明显的各向异性，即织构的存在会导致hcp构造材料的力学性能存在明显的各向异性[9-10]。并且由于hcp构造无法供给足够多的滑移系来协调任意方向的变形，所以通常会启动孪晶来协调变形[11-13]。由于孪晶与位错的交互作用导致钛合金的塑性变形机制很简单[14-15]。此外，α相中启动的孪晶系会随着合金c/a值变化而转变，例如，Sun等人[11]争论了包含少量杂质元素的α型钛板在室温大塑性变形后的微观组织，觉察其优先启动的孪晶系为和Wang等人[16]在争论Ti-6Al-4V合金切削性能时觉察，其优先启动的孪晶系为

目前，已有很多关于钛合金力学性能各向异性的争论，例如，Liu等人[17]争论了不同轧制路径对工业纯钛板拉伸性能各向异性及成形性的影响。纪大伟等人[18]通过分析微观组织及织构争论了Ti75合金板材拉伸性能和冲击韧性的各向异性。Roth等人[14]争论了α型钛合金在拉伸条件下力学性能各向异性的机制。Song等人[19]争论了热轧工艺条件对Ti-6Al-4V合金力学性能各向异性的影响。然而，由于Ti-55531近β钛合金中β稳定元素的含量更高，导致其c/a值不同于上述钛

合金，因此，其滑移系的启动及孪晶系的激活将明显有别于上述钛合金。

为此，以Ti-55531近β钛合金为争论对象，首先通过热轧获得具有猛烈织构的板材，然后通过微观组织表征争论α相形貌及织构对Ti-55531合金拉伸性能的影响规律，并深入分析其内在机制，为织构掌握及后续材料力学性能的改善供给肯定的试验及理论依据。

实验

试验原材料为湖南金天钛业科技供给的φ150mmTi-55531合金锻棒，其化学成分(质量分数)为：Al5.20%,Mo4.92%,V4.96%,Cr2.99%,Zr1.08%,

Fe0.40%，其余为Ti。合金的β相转变温度为(825±5)℃。从锻棒上线切割80mm×35mm×15mm的板坯，在880℃固溶15min，空冷到室温，然后在650℃时效2h后水淬。固溶处理后板坯的微观组织中，针片状α相呈三角形均匀分布在β基体中，如图1所示。

热轧试验在LO-500型轧机(轧辊直径为180mm，工作宽度为500mm)上进展，轧制温度为750℃，轧制变形量为80%(15mm→3mm)，道次压下量为2mm。

为了保证轧制温度，每一道次轧制后都将样品放入炉内加热5min。试样轧制完成后马上进展水淬，