王文君，陳猛，岳希星

（寶雞鈦業(yè)股份有限公司，陜西 寶雞 721014）

隨著航空航天的發(fā)展，高強(qiáng)高韌鈦合金的需求逐漸增加。BT14（Ti-4.5Al-3Mo-1V）合金是蘇聯(lián)于20世紀(jì)50年代研制的一種馬氏體可熱處理強(qiáng)化的高強(qiáng)度α+β鈦合金，主要用于生產(chǎn)板材，與美國(guó)Ti-431（Ti-4Al-3Mo-1V）成分類似[1]。此合金具有比強(qiáng)度高，無(wú)磁性，耐海水及其它介質(zhì)腐蝕，具有良好的焊接性能等特點(diǎn)，是艦船和海洋開發(fā)理想材料。

冷變形是鈦合金塑形成型的一種重要手段，在室溫下，利用合金的塑形，使合金發(fā)生形狀變化，以獲得合適的性能和組織[2]。本文主要對(duì)BT-14合金板材冷變形進(jìn)行研究。通過(guò)不同的冷變形參數(shù)，對(duì)比組織和性能的變化。

2 試驗(yàn)材料和方案

本實(shí)驗(yàn)采用2次真空自耗電弧熔煉鑄錠，經(jīng)鍛造，制備成板坯。采用熱差分析法測(cè)得的合金相變點(diǎn)溫度為（960℃）。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)OCT190013-71中對(duì)BT14合金化學(xué)成分要求，Al：3.5～6.3，Mo：2.5～3.8，V：0.9～1.9。此次試驗(yàn)原料化學(xué)成分見表1。

表1 BT-14化學(xué)成分

板坯在1200mm軋機(jī)熱軋、冷軋，冷軋變形量分別為10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%。每種厚度規(guī)格熱處理前、后分別進(jìn)行拉伸和金相實(shí)驗(yàn)，觀察板材顯微組織和力學(xué)性能。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 不同變形量的組織、性能變化

BT-14板 材 分 別 經(jīng)10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%的變形量冷軋，隨著冷軋變形量的增加，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度也隨之增加，這是由于冷軋加工率的增加，位錯(cuò)密度增加，加工硬化加劇。如圖1

根據(jù)圖2可以看出，隨著變形程度的增加，α晶粒沿著軋制方向逐漸拉長(zhǎng)、破碎，最后完全變成纖維狀。當(dāng)軋制變形量10%時(shí)，合金內(nèi)組織變形不均勻，組織仍為條狀α扭曲交錯(cuò)狀；當(dāng)變形量20%時(shí)，合金內(nèi)部組織不能完全破碎，局部有未充分變形的α晶粒，這些晶粒內(nèi)的位錯(cuò)密度小，變形儲(chǔ)能小，熱處理后不易形核再結(jié)晶，這將影響板材組織均勻性。當(dāng)軋制變形量大于30%時(shí)，合金內(nèi)組織已成纖維狀，晶粒破碎明顯，為再結(jié)晶退火形核儲(chǔ)備大量能量，再結(jié)晶退火后，組織均勻，等軸化明顯。

圖1 BT-14合金冷軋加工硬化曲線

圖2 BT-14合金不同變形量的組織變化

圖3 不同變形量BT-14合金經(jīng)800℃熱處理后力學(xué)性能

圖4 不同變形量BT-14合金經(jīng)800℃熱處理組織

3.2 變形量對(duì)合金性能組織影響

BT-14通過(guò)不同冷軋變形量軋制，再經(jīng)850℃/30′熱處理的力學(xué)性能見圖3，抗拉強(qiáng)度隨著變形量的增大而降低，當(dāng)變形量達(dá)到80%時(shí)，抗拉強(qiáng)度將至最低902Mpa。屈服強(qiáng)度隨著變形量的增大基本變化不大。伸長(zhǎng)率隨著變形量的增大變化不明顯，在16%左右波動(dòng)。當(dāng)變形量為10%時(shí)，屈強(qiáng)比約為0.86，隨著變形量的增大，屈強(qiáng)比增大至0.92。

合金熱處理后，組織變化見圖4。變形組織通過(guò)回復(fù)和再結(jié)晶形成了等軸組織。當(dāng)冷軋變形量在10～20%時(shí)，保留了冷軋形態(tài)組織，呈現(xiàn)局部拉長(zhǎng)晶粒。這是由于軋制變形量小，形變儲(chǔ)能小，熱處理后不易形核再結(jié)晶。隨著變形量的增大，晶粒破碎明顯，形核儲(chǔ)能大，再結(jié)晶退火后組織等軸化明顯[3]。隨著冷軋變形量的增加，熱處理后的晶粒尺寸有所減小，冷軋變形量從10%增加至80%，熱處理后的晶粒尺寸由1.87um減小至1.11um，這是由于冷軋變形量增加使內(nèi)部組織畸變能升高，形核率和長(zhǎng)大速率同時(shí)增加，但形核率的增長(zhǎng)大于長(zhǎng)達(dá)速率，使得再結(jié)晶后的晶粒變細(xì)。

4 結(jié)論

4.1 隨著冷軋變形量的增加，位錯(cuò)密度增加，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度也隨之增加，加工硬化加劇。

4.2 隨著變形程度的增加，α晶粒沿著軋制方向逐漸拉長(zhǎng)、破碎，最后完全變成纖維狀。當(dāng)軋制變形量過(guò)小時(shí)，合金內(nèi)部組織不能完全破碎，局部有未充分變形的α晶粒，這些晶粒內(nèi)的位錯(cuò)密度小，變形儲(chǔ)能小，熱處理后不易形核再結(jié)晶，這將影響板材組織均勻性。

4.3 合金經(jīng)熱處理，抗拉強(qiáng)度隨著變形量的增大而降低，屈服強(qiáng)度隨著變形量的增大基本變化不大，伸長(zhǎng)率隨著變形量的增大變化不明顯，在16%左右波動(dòng)。

4.4 隨著冷軋變形量的增加，內(nèi)部組織畸變能升高，形核率和長(zhǎng)大速率同時(shí)增加，但形核率的增長(zhǎng)大于長(zhǎng)達(dá)速率，使得合金經(jīng)再結(jié)晶退火后的晶粒隨著變形量增加而變細(xì)。