轧制工艺对Ti-62A钛合金厚板组织及性能的影响

Ti-62A合金是一种α+β型钛合金，属于Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si-X系合金。该合金是在Ti-62222S合金基础上，通过合理的成分设计，研究开发的一种高强高韧损伤容限型钛合金。目前，属于损伤容限型的钛合金有TC4ELI、Ti-62222S和TC11DT等。TC4ELI的屈服强度为900MPa，属于中强损伤容限型钛合金，其余2种的屈服强度均为1000MPa，属于高强损伤容限型钛合金。其中，TC4ELI和Ti-62222S合金已大量应用于美国第四代战斗机F-22。

科研人员通过两种轧制工艺获得Ti-62A合金厚板，并对比组织及性能，以期能为该合金的厚板生产提供参考。

试验用钛合金，通过3次真空自耗熔炼，化学成分按名义成分控制。采用金相法测得α+β→β相转变温度为970±5℃。

铸锭经β相区开坯锻造成厚度为200～250mm的板坯，此后分两种工艺轧制：工艺A：两相区开坯→两相区轧至40mm；工艺B：两相区开坯→β处理→两相区轧至40mm。经两种工艺轧制后，板材经750℃/2hAC热处理后取试样进行性能检测。

试验结果发现，合金经两相区开坯后，锻造态组织均已转变成较均匀细小的等轴组织。经工艺A轧至40mm，总变形量进一步增加，等轴组织更加均匀细小，为典型的等轴组织。经工艺B轧至40mm，β晶粒在变形过程中被破碎，原始β晶粒内的α片变短，各α片层交错排列，形成网篮组织。由于β处理后变形量较小，存在未完全破碎的β晶界。板材经750℃/2hAC热处理后，组织基本变化不大。

板材经工艺A轧制后，抗拉强度达到1138Mpa，延伸率为19%，均高于工艺B轧制板材；经工艺B轧制后，板材冲击韧性值最高为39J/cm2。采用工艺A的板材强度、塑性值较高，但冲击韧性值较低。经750℃/2hAC热处理后板材的强度、塑性、冲击韧性值均有所降低。