TC6钛合金板的冷轧加工性能

TC6钛合金板是一种综合性能良好的马氏体型Ti-Al-Mo-Cr-Fe-Si系的α+β两相热强钛合金，其名义成分为Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si，α/β转变温度在960～1000℃之间。该合金除具有普通钛合金比强度高、抗腐蚀性好等优点外，还具有良好的室温和高温综合力学性能，使用温度可高达450℃，常被用于制造航空发动机叶片、涡轮盘等重要部件，也可以用于制造飞机的隔框、接头等零件。国内对TC6钛合金锻件、铸件、管棒材等的加工工艺和性能优化已做了大量的工作，而对于TC6合金板材的研究较少，科研人员通过对TC6板材冷轧加工过程的控制，确定了TC6板材冷轧加工的基本工艺参数，研究了TC6板材的冷轧加工性能。

实验用TC6钛合金铸锭是经真空自耗电弧炉三次熔炼得到，其β转变温度为975～985℃，具体化学成分为（wt.%）：Al6.2，Mo2.5，Cr1.4，Fe0.41，Si0.29，O0.10，Zr＜0.01，C＜0.01，N＜0.01，Ti余量。实验用TC6铸锭在β相区开坯，α+β两相区锻成板坯。板坯在β转变温度以上热轧开坯，在α+β两相区轧制到3.5mm，经中间退火和酸洗后，进行冷轧加工硬化实验。加工率每增加5%时，从板材头部切200mm长实验料一块，余下板材继续轧制，如此反复轧制、取样，直至板材出现边裂或表面裂纹为止。然后将切下的不同加工变形量的200mm实验材料进行测试，分别测试实验板的厚度、宽展、边裂、组织和力学性能。

上述实验显微组织在Axiovert 200 MAT光学显微镜上观察，力学性能在Instron5885拉伸试验机上进行测试。试验结果如下：
（1）从冷轧加工硬化曲线中可以发现，抗拉强度和屈服强度随着加工率增加而增加，而延伸率逐渐下降，这主要是由于随着冷轧加工率的增加，位错密度增加，加工硬化加剧。当加工率达到27%左右时，抗拉强度和屈服强度曲线趋于水平，说明进入难变形阶段。
（2）TC6钛合金板最大冷轧加工率可达到30.3%，此时材料的延伸率降至5.8%，观察板材表面开始出现褶皱和浮凸，边部出现裂纹。冷轧加工率达到30.3%时宽展量为20mm。