TA15钛合金是一种综合性能优良的中强钛合金,室温强度较Ti>6A14V(TC4)合金髙30~50MPa,且具有较好的加工性能,可用于生产薄板、厚板、型材、钛棒、锻件、模锻件和线材等产品。该合金焊接性能良好,可与其他钛合金互焊,用于制作飞机大型焊接结构——隔框等大型构件,焊缝的强度系数可达0.90-0.95。
由于400mm的TA15钛合金棒材尺寸规格较大,因此在锻造及冷却过程中,容易造成棒材变形不均匀及温度不均勻,从而导致棒材边部及心部的组织不均匀,最终使和400mmTA15钛合金棒材的性能不均匀。为此,研究了不同锻造工艺锻制的大规格TA15钛合金棒材的组织及性能,探索能够满足使用要求的大尺寸TA15钛合金棒材的生产工艺。
TA15钛合金棒材的锻造在3150t水压机和2500t快锻机上进行。在种工艺锻制的成品棒材的边部、1/2/?处和心部切取横向试样。试样经SOOTx2h/AC热处理后,在蔡司金相显微镜上进行显微组织观察,在拉伸试验机上进行室温力学性能测试。采用CTS-23B型超深波探伤仪(探头为5P小14平探头,耦合剂为机油)用接触法分别对3种锻造工艺获得的和00mmTA15钛合金棒材进行超声波检验。
对3种工艺锻制的400mmTA15钛合金棒材进行超声波检验,结果见表3。从表3的探伤结果可以看出,经3种方案锻制的钛棒材均未发现单显超标,探伤结果较好。其中,方案2的杂波水平最低,方案3次之,方案1最高。说明组织均匀性对探伤杂波水平的影响较大,在组织均匀性相当的情况下,晶粒尺寸细小的棒材探伤水平更高。由于经方案2锻造的棒材的组织均匀性更好且晶粒尺寸更加细小,因此杂波水平更低。
在铸锭开坯时通过两次镦拔变形,增加0相区的变形量,并在中间锻造及成品锻造使变形量分别大于40%和30%’再经800tx2h/AC的热处理后,可以得到边部、1/2R处及心部组织均匀细小的的400mmTA15钛合金棒材,且各项力学性能符合标准要求,探伤杂波水平可达43.2mm-9dB。