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摘要:采用常規熱連軋工藝制備的ta18鈦合金帶卷具有典型軋態組織特征，組織取向性明顯，其性能不能完全滿足標準要求。為此，借鑒板材生產經驗，選擇600～800℃溫度范圍對7.0mm厚的熱軋態TA18鈦合金帶卷樣品進行退火處理，考察退火溫度、保溫時間對樣品組織與性能的影響，從而優選出合適的熱處理工藝。從實驗結果來看，600℃退火后材料的組織和性能與熱軋態基本無差異，隨著退火溫度的升高，材料逐步發生再結晶，塑性指標得到提升，其中按照750℃×60min/AC制度進行退火，可獲得較佳的力學性能。

關鍵詞:TA18鈦合金;熱處理;顯微組織;力學性能

引言

鈦及鈦合金因其優異的耐蝕性能和高的比強度，廣泛應用于航空航天、化工、電力、醫療、體育休閑等領域［1－2］。應用牌號上，除純鈦外，各種低、中、高強度鈦合金也有一定比例的應用，TA18鈦合金就是其中一種［3－4］。TA18鈦合金在ASTMB265標準中對應牌號為Gr.9，是一種具有中等強度的鈦合金，在國內也常被稱為半TC4，主要以管材形式用作航空壓力管道，也有部分以板材形式用于防務等領域［5－6］，但目前鮮有該合金帶材制備工藝及熱處理工藝的相關報道。本研究以TA18鈦合金熱軋帶卷為原料，借鑒板材和管材生產經驗［7－9］，研究熱處理制度對其組織和性能的影響，以確定合適的熱處理工藝，旨在為工業化生產提供參考依據。

1實驗

1.1實驗材料實驗選擇

經三次自耗電弧熔煉獲得的TA18鈦合金鑄錠，其化學成分如表1所示。鑄錠經鍛造、熱連軋后獲得熱軋帶卷，厚度為7.0mm，其顯微組織及力學性能如圖1、表2所示。從圖1可以看出，TA18鈦合金帶卷經軋制后獲得了典型的軋態組織，視場內組織呈條帶狀分布，取向明顯。從表2可看出，熱軋態TA18鈦合金帶卷強度較高，縱向、橫向性能存在差異且縱向強度較低、塑性較高，其中橫向塑性指標未能達到ASTMB265標準要求(縱向≥12%，橫向≥8%)。

1.2熱處理

采用FR-1236馬弗爐進行熱處理，該爐控溫精度為±5℃。將熱軋TA18鈦合金帶卷開平后取樣，分別在600、650、700、750、800℃下進行熱處理，保溫時間為30min，空冷。采用金相顯微鏡觀察熱處理后試樣的顯微組織，并檢測力學性能。依據檢測結果選出合適的熱處理溫度，并將樣品在該溫度下分別保溫30、60、120min，空冷。隨后觀察熱處理后試樣的顯微組織，并檢測其力學性能。

2結果與討論

2.1熱處理溫度對組織和性能的影響

TA18鈦合金帶卷樣品在600、650、700、750、800℃下保溫30min空冷后的顯微組織和力學性能如圖2和表3所示。從圖2可以看出，當退火溫度為600℃時，試樣的組織與熱軋軋態基本無區別。隨著溫度的升高，出現了回復和再結晶轉變，其中650℃時，縱向組織出現回復特征，橫向組織出現細小的再結晶晶粒。當溫度進一步升高至750℃時，縱向組織實現再結晶，橫向組織中晶粒逐步長大。當溫度達到800℃時，橫向與縱向的晶粒進一步長大，且開始呈現不均勻長大現象。與此同時，隨著溫度的升高，樣品的塑性逐步升高，強度逐步降低。

2.2保溫時間對組織和性能的影響

根據熱處理試驗結果，選擇合適的退火溫度為750℃。將TA18鈦合金帶卷樣品在750℃下保溫60、120min后，其顯微組織和力學性能見圖3和表4。從圖3可以看出，當保溫時間為60min時，晶粒細小均勻，此時材料的塑性達到較高水平。當保溫時間增加到120min時，晶粒粗大且不均勻，延伸率降低(見表4)。

3結論

(1)當退火時間為30min時，隨著退火溫度的升高，TA18鈦合金帶卷在650℃出現橫向組織再結晶，700℃時出現縱向組織再結晶。隨著溫度的升高，晶粒尺寸逐步增加。(2)TA18鈦合金熱軋帶卷在750℃×60min/AC條件下熱處理，可獲得較佳的力學性能。

參考文獻

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作者：劉正喬 江彪 單位：湖南湘投金天鈦金屬股份有限公司