TA6(Ti-5Al)鈦合金是一種全α型鈦合金,因具有良好的焊接性、耐蝕性,在退火狀態下具有中等強度和足夠好的塑性,板材可進行冷沖壓,適用于在400℃以下和存在浸蝕介質的環境下工作,大多用于航空部門的高溫結構部件及導彈彈頭蒙皮、常規武器裝備的結構件等。隨著我國航空用鈦需求量的增長,該合金耐磨板的用量也將會增加。但由于TA6合金耐磨板的加工塑性差,加工溫度窗口較窄,且對加工溫度特別敏感,因此加工時易出現裂紋或嚴重的波浪,加工難度大,目前國內只有少數廠家可以生產TA6合金耐磨板,且未對其組織和性能公開報道。科研人員以特定軋制工藝下得到的TA6合金耐磨板為研究對象,分析退火溫度對其組織和性能的影響,以期為TA6合金耐磨板的熱處理和進一步工業應用提供參考。
試驗TA6鈦合金原料采用1級海綿鈦、一定比例的鋁豆和鐵釘,經真空自耗電弧爐3次熔煉制備成直徑Φ640mm、單重3t的鑄錠。鑄錠經2500t快鍛機鍛造成200mm×1050mm×1200mm板坯。板坯熱軋開坯采用2800mm四輥可逆軋機,軋制厚度3.5~4.0mm,經中間退火和表面處理后,在1780mm六輥可逆冷軋機上軋制成3.0mm厚的冷軋板材。將冷軋態耐磨板置于真空熱處理爐中進行退火處理,分別加熱至650、700、720、750、780、800、830℃,保溫60min后出爐空冷。在退火后的板材上取樣,在MST電子拉伸機上進行拉伸性能測試,在板材冷彎機上測試最大彎曲角,在金相顯微鏡下觀察組織并進行評級。試驗結果如下:
(1)TA6合金耐磨板在650℃以下退火時,材料處于回復階段,組織和力學性能變化不大,彎曲性能最差;700℃退火時,材料已開始發生再結晶,強度明顯下降,伸長率和彎曲角大幅增加;720~800℃退火時,材料已發生完全再結晶,板材的力學性能也基本穩定,彎曲角在780~800℃最大,達到80°;830℃退火時,材料的再結晶晶粒已粗大,力學性能和彎曲性能快速下降。
(2)在750~800℃范圍內,TA6合金耐磨板為均勻的完全再結晶組織,力學性能與彎曲性能匹配最好,此溫度范圍為TA6合金耐磨板合理的退火溫度范圍。