熱處理對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度和高溫強度，良好的熱穩定性和焊接性能，主要用于500℃以下長時間工作的飛機及發動機焊接承力零部件。TA15鈦合金的名義成分為Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V，其中的鋁當量為6.33，鉬當量為1.67，合金屬于高鋁當量近α型鈦合金。TA15鈦合金一般在退火狀態下使用，以往文獻較多地關注退火制度對其拉伸性能的影響，關于熱處理制度與沖擊性能關系的研究報道比較少。但隨著TA15鈦合金制造承受沖擊載荷的零件在飛機上的應用，瞬間沖擊所引起的應力和變形比靜載荷時要大得多，因此，材料的沖擊性能引起了人們的關注。西部超導材料科技有限公司和陜西省航空材料工程實驗室的研究人員通過對退火溫度及保溫時間的調整，從而改變合金的顯微組織，提高TA15鈦合金的沖擊性能。

實驗采用西部超導公司生產的TA15鈦合金棒材。熱處理方案見表1，沖擊試驗在JB30B沖擊試驗機上進行，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1234567

熱處理

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

試驗結果如下：

(1)在810～850℃，TA15鈦合金沖擊性能隨熱處理溫度的升高呈現降低趨勢;而在相同的溫度下隨保溫時間的延長，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相的形狀和大小對沖擊韌度的影響比較大。

(3)次生α為條狀時的沖擊值明顯高于次生α為圓形或短棒狀時的沖擊值。