TC2鈦合金板軋制技術(shù)及組織性能研究

TC2鈦合金是Ti-Al-Mn系鈦合金的一種，屬于α+β型鈦合金，在室溫平衡狀態(tài)下由α相和少量β相組成。合金具有較高的強(qiáng)度、良好的塑性和可焊接性，通常用鈦板沖壓加工成薄壁型零件，并經(jīng)過(guò)焊接制成飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)部件。目前在我國(guó)新一代的高性能新型戰(zhàn)斗機(jī)上已獲得大量應(yīng)用。其中，寬幅薄板（寬1～1.5m）是瓶頸材料之一，我國(guó)生產(chǎn)的TC2鈦合金板在尺寸精度、板形、表面質(zhì)量方面與國(guó)外還存在一定差距。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的TC2鈦合金板幅面較窄，在加工大型零件時(shí)焊縫過(guò)多，對(duì)其使用性能產(chǎn)生很大影響。鈦板因軋制工藝問(wèn)題，微觀組織不均勻，導(dǎo)致其存在各向異性，成形性不穩(wěn)定，高性能薄板的板形控制技術(shù)較弱。因此，國(guó)內(nèi)航空航天應(yīng)用所需大規(guī)格高性能TC2鈦合金薄板尚需大量進(jìn)口。隨著我國(guó)大型運(yùn)輸機(jī)、大飛機(jī)項(xiàng)目的開(kāi)展，航空用鈦需求將會(huì)大幅增加?？蒲腥藛T針對(duì)上述問(wèn)題，開(kāi)展相應(yīng)的先進(jìn)大規(guī)格高性能TC2鈦合金板制備技術(shù)研究，以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)軍工、大型裝備制造等方面的相應(yīng)需求。

試驗(yàn)采用3t真空自耗電弧爐熔煉大規(guī)格TC2鈦合金鑄錠。鈦板坯鍛造和鈦板材熱軋分別在25MN快鍛機(jī)和2800mm四輥可逆熱軋機(jī)組上進(jìn)行。疊軋坯料為3～5mm厚熱軋鈦合金板，疊軋用坯料表面進(jìn)行特殊處理，防止焊合及粘連。每2～4片為一組疊在一起。上下采用合適厚度的鋼板包覆并進(jìn)行封焊，制成疊軋包。疊軋工藝A為自主開(kāi)發(fā)的鈦合金包套疊軋工藝，包套疊軋?jiān)?800四輥可逆熱軋機(jī)組上進(jìn)行，軋制溫度為T(mén)β-50℃，采用交叉軋制，總變形量達(dá)到80%。疊軋工藝B為單向軋制，軋制溫度為T(mén)β-50℃，總變形量達(dá)到80%。疊軋后直接進(jìn)行退火熱處理。退火后切邊拆包，獲得規(guī)格為0.6mm×1200mm×Lmm的TC2鈦合金板。在MTS試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)，采用奧林巴斯顯微鏡觀察金相組織。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）采用包覆疊軋?jiān)趦上鄥^(qū)軋制大規(guī)格TC2鈦合金板，得到的板材具有細(xì)小、均勻的等軸組織。
（2）采用單向軋制工藝B進(jìn)行包覆疊軋也可獲得較好的室溫強(qiáng)度和塑性匹配， 但金相組織存在部分條狀組織，橫縱向性能存在較大差異。
（3）采用交叉軋制工藝A進(jìn)行包覆疊軋可獲得均勻的組織及較好的室溫強(qiáng)度和塑性匹配，橫縱向性能均勻一致，利于后續(xù)板材加工成形。