超大规格TA15棒材锻造工艺研究

kroye

TA15合金是一种综合性能优良的中强钛合金，该合金室温强度较Ti-6Al-4V（TC4）钛合金高30～50MPa，且焊接性能良好，可与其它钛合金互焊，焊缝的强度系数可达90～95%，可用于制作飞机大型焊接结构—隔框等大型构件；该合金具有较好的加工性能，可用于生产薄板、厚板、型材、棒材、锻件、模锻件和线材等产品。

钛合金的铸态组织一般为粗大片层组织，必须大大改变铸态组织中的晶内α相的形貌，才能获得细晶组织，且只能通过变形的方式获得。

本研究是为了解决大规格棒材组织、性能均匀性，采用不同的铸锭开坯锻造工艺，研制出Φ400mmTA15钛合金大规格棒材，满足飞机用大型锻件研制及生产的需求。

实验采用Ф940mm铸锭进行。为了保证因化学成分差异引起的组织差异，对铸锭进行了轴向和径向化学成分均匀项分析，选取成分均匀的铸锭。铸锭熔炼采用10吨真空自耗电弧炉，棒材锻造在3150吨水压机和2500吨快锻机进行。

研制Ф400mm大规格棒材采用了3种工艺方案，如表1所示。

表1 TA15大规格棒材研制方案

方案	铸锭开坯	中间锻造变形量	成品锻造变形量
方案1	镦拔一次	≥40%	≥30%
方案2	镦拔二次	≥40%	≥30%
方案3	直接拔长	≥40%	≥30%

试验结果：

（1）开坯锻造采用两次镦粗拔长，增加β相区变形量，有利于细化晶粒，改善棒材不同部位的组织均匀性。研究认为β相区在变形温度下，提高变形温度，当变形量足够大时，能使原始和再结晶β晶粒粗化的同时促进再结晶程度的提高，最终导致组织细化。

（2）绘出了不同方案不同部位横向室温拉伸性能，从性能曲线看，不同方案的室温拉伸性能遵循强度从边部到心部逐渐降低的规律，而塑性变化不明显。除方案1的σb不符合这一规律，分析原因与组织差异有关。