加工工艺对TA7钛合金板材外观、力学性能

TA7钛合金含有5%Al和2.5%Sn（质量分数），是美国20世纪50年代研制的单相α型钛合金。该合金在-257～540℃具有足够高的强度、抗蠕变性能以及良好的热稳定性和焊接性能，可在500℃长期工作，短时间工作温度可以达到800℃。因此，TA7钛合金可以用于制造重要的中等强度的焊接结构件，例如，飞机蒙皮、喷气发动机焊接轮环、喷管等。20世纪60年代初，TA7钛合金就已成为美国航空用钛合金中的骨干合金，TA7、TC4、工业纯钛在航空领域中的用量占到了钛合金总用量的80%。但是，由于成形塑性差、易开裂、成品率低等原因，该合金在国内的应用较少。 目前，TA7钛合金板材成品率通常只有30%左右，且质量非常不稳定，是已产业化的钛合金板材中“最难生产”的牌号。科研人员针对TA7钛合金板材生产工艺进行了探索性实验，采用不同的工艺路线，制备3.0mm厚的TA7钛合金板材，并对其宏观形貌、显微组织、力学性能进行了对比和评价，旨在为采用2800mm大型轧机实际生产TA7钛合金板材制定工艺提供参考依据。实验用Φ640mm的TA7钛合金铸锭由某公司采用3次真空自耗电弧熔炼而成，金相法测得合金相变点为1050～1055℃。铸锭在快锻机上经多次镦拔锻成厚度为48mm的方坯，在锯床上将其锯切成若干个280mm×280mm×48mm的热轧坯料后，再在550mm小型轧机上进行轧制实验。实验制定了3种不同制备TA7钛合金板材的工艺路线，具体如下。A：工艺加热（960℃）→一火轧制（69%变形量）→修磨→二火加热（960℃）→二火轧制（60%变形量）→三火加热（920℃）→三火轧制（50%变形量）→成品退火（800℃）。B：工艺加热（1020℃）→一火轧制（69%变形量）→修磨→二火加热（960℃）→二火换向轧制（60%变形量）→三火加热（920℃）→三火轧制（50%变形量）→成品退火(800℃)。C：工艺前两火同A工艺→三火加热（920℃）→三火换向轧制（50%变形量）→成品退火（800℃）。首先对3种工艺制备的厚度为3.0mm的TA7钛合金板材进行外观观察，再在剪床上进行剪切取样，并利用线切割将所取试样加工成哑铃状拉伸试样，在万能试验机上进行室温力学性能测试，在OLYMPUS光学显微镜上进行组织观察。试验结果如下：（1）TA7钛合金对温度敏感，一火轧制在高温区域（即相变点附近）进行可明显减少裂纹，若降低一火轧制温度则开裂明显。（2）3种工艺制备的TA7钛合金成品板材的强度差别不大，其中，A、B工艺制备的板材组织均匀性较差，C工艺为换向工艺，由于其明显改善了板材的加工织构，因而表现出优良的组织均匀性及塑性。 (来源：钛合金)