冷變形率對退火態TC2鈦合金薄板組織和性能的影響

TC2合金是一種中等強度、高塑性近α型鈦合金，含有4%α穩定元素Al和1.5%β穩定元素Mn。合金在室溫平衡狀態下由α相和少量β相組成，β相的含量一般為2%～4%。該合金板材在熱態和有限冷態下有較好的成形性，具有較高的熱穩定性，在350℃以下結構件可以工作2000h，適合制造飛機機翼、安定面、襟翼、機翼等內部受力構件及其他焊接結構件，在航空航天工業中獲得了廣泛應用。尤其是大規格TC2合金板可以減少焊縫數量，在航空工業中有迫切的需要。

關于冷軋壓下率和退火工藝對TC2合金薄板組織及性能的影響鮮見報道。科研人員研究了冷加工對TC2合金性能的影響規律，并觀察了其顯微組織特征。

TC2合金利用真空自耗電弧爐熔煉，采用一次真空、二次充氬熔煉工藝，制備出Φ420mm的成品鑄錠，其相變點為(975±10)℃。鑄錠在大噸位快鍛機上鍛造成厚度為200mm的板坯，利用2800mm熱軋機經三火軋制成4mm厚板材。將制備好的坯料在1780mm六輥可逆冷軋機組上進行冷軋變形，變形率為5%～45%，然后對冷軋變形后的試樣進行750℃×5h的真空退火處理。再從冷變形和熱處理后的試樣中分別取樣測試其室溫力學性能和顯微硬度，用奧林巴斯顯微鏡觀察其金相組織。試驗結果表明：

（1）當冷變形率從5%上升到43%時，強度升高約200MPa，伸長率則降低15%。該合金隨冷變形率的增加，加工硬化現象較為明顯。

（2）該合金在冷變形率27%～32%的范圍內，在750℃×5h的真空退火熱處理條件下，出現明顯的退火軟化現象。當變形率超過32%時，退火后強度又隨之上升，而伸長率隨之下降。

（3）板材在變形率為28%進行退火時，已完成完全再結晶并獲得均勻細小的等軸組織，導致材料出現明顯的軟化。而板材在變形率為43%進行退火時，變形畸變能大，形核和晶粒長大的驅動力大，導致晶粒尺寸明顯增大，引起板材強度的上升和塑性的下降。

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