热处理制度对Ti55531钛合金板材组织和性能的影响

　Ti55531合金是一种新型高强高韧β型合金，其名义成分为Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-1Zr。该合金拥有良好的淬透性和较宽的加工工艺范围，特别适合制造必须承受巨大应力的零部件，比较适合用于结构件和起落架、机翼、发动机挂架之间连接装置等，在航空航天工业中日益受到青睐，现已应用在A380空客飞机上。与传统近β型合金Ti-1023相比，该合金冶炼、加工成本低，不会产生明显的成分偏析，且具有强度优异和断裂强度高等优点，逐渐有取代Ti-1023的趋势。目前对该合金的棒材热处理工艺已有许多研究，但对板材热处理尚未研究。用正交试验方法优化了该合金板材的热处理工艺，确定了最佳的热处理工艺，为板材的生产提供了依据。

　　试验材料经两次真空自耗电弧炉熔炼制成铸锭（铸锭成分按合金名义成分控制），在3150t锻造机上锻造成板坯，然后在1200mm四辊可逆式热轧机上轧至8.5mm。

　　试验选用固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间四个因素，分别选用三个水平，采用正交设计表，研究不同因素对Ti55531钛合金板材强度和塑性的影响。各试验因素的水平见表1。

　　表1 正交试验因素及水平

　　试验结果如下：

　　（1）各因素对抗拉强度影响大小为：时效温度＞固溶温度＞时效时间＞固溶时间；对屈服强度影响大小为：时效温度＞固溶温度＞固溶时间＞时效时间；各因素对延伸率影响大小为：时效温度＞固溶温度＞时效时间＞固溶时间。

　　（2）Ti55531钛合金板材经800℃/60min AC＋650℃/6h FC热处理后，抗拉强度为1242MPa，屈服强度1122MPa，延伸率10.0%，合金具有良好的强度塑性匹配；原始β晶界处有晶界α析出，并在β相基体上α相均匀析出。由于650℃的时效温度较高，细小弥散的点状α相逐渐粗大，针状组织更加清晰和密集，并且析出的次生α相数量明显粗化聚集。