开坯换向前变形量对TC11厚板组织及性能的影响

李晓艳 张智鑫 陈海涛 郭金榜 齐炜 赵小龙 庞洪 王红武

摘 要：TC11合金是良好的马氏体型两相钛合金。文章研究了轧制时开坯换向前变形量对TC11厚板组织及性能的影响，数据分析发现，不同开坯换向前变形量对成品板材组织无明显影响，当开坯换向前变形量在8%时其力学性能及冲击性能达到峰值。

关键词：TC11板材；开坯换向前变形量；显微组织；性能

TC11钛合金是一种综合性能良好的Ti-Al-Mo-Zr-Si系马氏体α+β型两相钛合金，具有良好的热加工工艺性。在马氏体α+β型热强钛合金中，TC11是500℃以下热强性（高温强度，蠕变抗力等）最好的合金，具有比强度高、较高的室温强度、中温性能好、耐腐蚀性能好等优点。目前，该合金主要用于制造压气机盘、叶片、环形件和紧固件等且多为锻件，而结构件用TC11逐渐采用板材成型，热轧成为TC11厚板生产的关键技术[1，2]。

1 实验材料及实验方法

试验用TC11合金采用3次真空自耗电弧炉熔炼，铸锭经β相区锻造成板坯。在开坯轧制时选用不同程度的变形量，轧至一定厚度后换向轧制，在1200mm轧机分两个火次轧制成40mm板材。采用金相法测定其相变温度为1000～1010℃。选取的开坯换向前变形量分别为2%，8%，14%，20%，26%，以不同开坯换向前变形量对TC11厚板组织及性能的影响作为研究对象[2]。板材力学性能在INSTRON力学试验机上进行测试，在JNS-300微机数显控制冲击试验机上测试冲击性能，在AX10VER200MAT型金相显微镜上进行显微组织观察。

2 实验结果及讨论

2.1 本次试验所得到的板材其显微组织（见图1、2）

R态 M态

图1 开坯换向前变形量为2%时的板材R态及M态显微组织

R态 M态

图2 开坯换向前变形量为26%时的板材R态及M态显微组织

图1及图2分别列出了开坯换向前变形量为2%和26%的两种极致情况下得到的显微组织。可以看出，虽然板材的开坯换向前变形量有所差异，但是板材的成品轧制变形量和轧制温度相同，得到的组织基本一致，轧制态均为典型的网篮组织，退火态均为双态组织[3-5]。

2.2 本次试验所得到的板材性能（见图3、4、5、6）

2.2.1 本次试验所得到的板材力学性能（见图3、4、5、6）

随着开坯换向前变形量不断增大，TC11板材的R态横向抗拉强度从1043Mpa逐渐上升至1088Mpa，在开坯变形量为8%时，达到峰值；屈服强度从967Mpa逐渐上升至1034Mpa，在开坯变形量为8%时，达到峰值；延伸率在14.8%至16.8%之间平缓变化；断面收缩率则从44.5%缓慢下降至34.5%。

图4 不同开坯变形量得到的板材R态纵向力学性能

随着开坯换向前变形量不断增大，TC11板材的R态纵向抗拉强度从1060Mpa逐渐上升1073Mp后下降至1051Mpa，在开坯变形量为8%时，达到峰值；屈服强度从973Mpa逐渐上升987Mp后下降至964Mpa，在开坯变形量为8%时，达到峰值；延伸率在16.8%至14.0%之间平缓降低；断面收缩率则从43.0%缓慢下降至33.5%。

图5 不同开坯变形量得到的板材M态横向力学性能

随着开坯换向前变形量不断增大，TC11板材的M态横向抗拉强度从1073Mpa逐渐上升至1114Mpa，在开坯变形量为8%时，达到峰值；屈服强度从944Mpa逐渐上升至969Mpa，在开坯变形量为8%时，达到峰值；延伸率在12.8%至12.5%之间平缓变化；断面收缩率则从42%缓慢下降至39%。

随着开坯换向前变形量不断增大，TC11板材的M态纵向抗拉强度从1060Mpa逐渐上升至1078Mpa，在开坯变形量为8%时，达到峰值；屈服强度从912Mpa逐渐上升至930Mpa，在开坯变形量为8%时，达到峰值；延伸率在14.5%至12.4%之间平缓变化；断面收缩率则从37.0%缓慢下降至34.0%。

2.2.2 本次试验所得到的板材其冲击性能（见图7）

随着开坯换向前变形量不断增大，TC11板材的R态横向冲击性能从44J/cm2上升至48J/cm2，在开坯变形量为8%时，达到峰值52J/cm2；R态纵向冲击性能从55J/cm2上升至56J/cm2，在开坯变形量为8%时，达到峰值76J/cm2；M态横向冲击性能从82J/cm2上升至79J/cm2，在开坯变形量为8%时，达到峰值88J/cm2；M态纵向冲击性能从98J/cm2上升至84J/cm2，在开坯变形量为8%时，达到峰值102J/cm2。

3结束语

（1）虽然板材的开坯换向前变形量不同，但是板材的组织基本一致，轧制态均为典型的网篮组织，退火态均为双态组织。由此可知开坯换向前变形量对板材组织影响不明显；（2）不同开坯换向前变形量得到的板材其R态及M态纵横向力学性能及冲击性能随着变形量的增大均出现不同程度的上升，均在开坯变形量为8%时达到峰值。

参考文献

[1]董长生，李渭清，蔡建明.精锻及热处理工艺对TC11钛合金棒材显微组织的影响[J].稀有金属，2004，28（1）：286-27.

[2]杨文甲，陈国财，晁雷.TC11合金中板的研制[J].鈦工业进展，2007，24.

[3]张翥，王娇群，莫畏.钛的金属学和热处理[M].北京：冶金工业出版社，2014：267-268.

[4]B.K.亚历山大德罗夫，H.Φ.阿诺什金，C.M.古列维奇，等.钛合金半成品加工[M].西安：稀有金属与工程杂志社，1996.

[5]郭志军，王俭，任连保.Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金厚板的组织与性能[J].金属学报，2002，38：186-187.

作者简介：李晓艳（1981-），女，汉族，2004年毕业于西安理工大学材料科学与工程专业，学士学位，现就职于宝鸡钛业股份有限公司，工程师，研究方向：钛及钛合金加工工艺研究。