TC2鈦合金板軋制技術及組織性能研究

TC2鈦合金是Ti-Al-Mn系鈦合金的一種，屬于α+β型鈦合金，在室溫平衡狀態下由α相和少量β相組成。合金具有較高的強度、良好的塑性和可焊接性，通常用鈦板沖壓加工成薄壁型零件，并經過焊接制成飛機、發動機部件。目前在我國新一代的高性能新型戰斗機上已獲得大量應用。其中，寬幅薄板（寬1～1.5m）是瓶頸材料之一，我國生產的TC2鈦合金板在尺寸精度、板形、表面質量方面與國外還存在一定差距。目前國內生產的TC2鈦合金板幅面較窄，在加工大型零件時焊縫過多，對其使用性能產生很大影響。鈦板因軋制工藝問題，微觀組織不均勻，導致其存在各向異性，成形性不穩定，高性能薄板的板形控制技術較弱。因此，國內航空航天應用所需大規格高性能TC2鈦合金薄板尚需大量進口。隨著我國大型運輸機、大飛機項目的開展，航空用鈦需求將會大幅增加。科研人員針對上述問題，開展相應的先進大規格高性能TC2鈦合金板制備技術研究，以滿足國內軍工、大型裝備制造等方面的相應需求。

試驗采用3t真空自耗電弧爐熔煉大規格TC2鈦合金鑄錠。鈦板坯鍛造和鈦板材熱軋分別在25MN快鍛機和2800mm四輥可逆熱軋機組上進行。疊軋坯料為3～5mm厚熱軋鈦合金板，疊軋用坯料表面進行特殊處理，防止焊合及粘連。每2～4片為一組疊在一起。上下采用合適厚度的鋼板包覆并進行封焊，制成疊軋包。疊軋工藝A為自主開發的鈦合金包套疊軋工藝，包套疊軋在2800四輥可逆熱軋機組上進行，軋制溫度為Tβ-50℃，采用交叉軋制，總變形量達到80%。疊軋工藝B為單向軋制，軋制溫度為Tβ-50℃，總變形量達到80%。疊軋后直接進行退火熱處理。退火后切邊拆包，獲得規格為0.6mm×1200mm×Lmm的TC2鈦合金板。在MTS試驗機上進行室溫拉伸試驗，采用奧林巴斯顯微鏡觀察金相組織。試驗結果表明：
（1）采用包覆疊軋在兩相區軋制大規格TC2鈦合金板，得到的板材具有細小、均勻的等軸組織。
（2）采用單向軋制工藝B進行包覆疊軋也可獲得較好的室溫強度和塑性匹配， 但金相組織存在部分條狀組織，橫縱向性能存在較大差異。
（3）采用交叉軋制工藝A進行包覆疊軋可獲得均勻的組織及較好的室溫強度和塑性匹配，橫縱向性能均勻一致，利于后續板材加工成形。