工艺制度对粉末TA15钛合金组织性能的影响

徐 正 张绪虎 徐桂华

（航天材料及工艺研究所，北京 100076）

文 摘 研究不同保温时间和制粉方法对热等静压TA15 钛合金的微观组织、拉伸性能和拉伸断口形貌的影响。结果表明：粉末TA15钛合金组织由等轴α-Ti、层状α-Ti和少量β-Ti组成。热等静压保温时间为20 min 时粉末TA15 钛合金已达到致密，随着保温时间延长到120 min 组织逐渐均匀长大。采用等离子旋转电极法的粉末TA15钛合金的拉伸性能优于惰性气体雾化粉末TA15钛合金。拉伸断裂模式为韧性断裂，断口微观形貌为韧窝。

0 引言

钛合金拥有比强度高、热强度高、热膨胀系数低、与复合材料兼容性好、易焊接、抗蚀性好等优点，广泛应用于航空航天、化学、医药、海洋等领域［1-3］。TA15 钛合金是航天领域广泛应用的一种中强钛合金，其名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，主要强化机制是通过α 稳定元素Al 的固溶强化，有着良好的热稳定性和焊接性能，与常规的TC4 钛合金相比，具有更高的室温、高温强度和焊接性能。TA15 钛合金的常见成形方法包括铸造和锻造［4］。锻造钛合金的力学性能较好，但是加工过程中材料的利用率较低，对于一些结构复杂的构件材料利用率甚至低于10%，导致锻造钛合金的加工成本过高。对于铸造钛合金，一些铸造缺陷如孔洞和成分偏析很难消除，这些缺陷的存在会导致钛合金的性能变差［5］。虽然粉末冶金钛合金构件的成本较锻造钛合金和铸造钛合金高，但是粉末冶金钛合金构件在热等静压完成后只需要很少的机加工获得构件，材料利用率远高于锻件，同时也可以避免铸造过程中产生的孔洞和成分偏析等缺陷，获得的钛合金热等静压态组织拥有更加优良的综合性能，更加适用于航空航天领域。……