引言
钛及其合金因耐蚀、、耐寒等机能优良 ，在多个领域得到宽泛利用［1-2］。其中 ，TC4钛合金最为常用 ，其拥有优异的热不变性、、焊接机能而被宽泛利用于石油工程、、航天航空等领域［3-4］。目前 ，对TC4钛合金的钻研重要集中于棒材 ，王双礼等［5］钻研退火温度对TC4钛合金棒材显微组织和力学机能的影响；；；韩飞孝等［6］钻研热加工工艺对TC4钛合金棒材组织和机能的影响；；；任驰强等［7］钻研固溶-时效处置对TC4钛合金棒材显微组织和力学机能的影响。然而 ，关于TC4钛合金板材尤其是薄板的钻研相对较少 ，随着钛合金薄板需要量的日益增长 ，亟待钻研TC4钛合金薄板的显微组织和力学机能。包覆叠轧作为一种先进的轧制技术 ，通过叠加轧制多层钛合金板 ，能实现高效、、精准的厚度节制 ，并获得均匀的微观组织。本文拟对包覆叠轧TC4钛合金板的微观组织和拉伸机能发展钻研。
1、、试验资料与步骤
选取2450mm多辊轧机合 ，结合包覆叠轧工艺 ，将厚度为260mm的TC4钛合金板坯别离轧制成厚度为0.8mm和4.0mm的试验用板 ，随后进行退火处置 ，退火工艺为780℃/2h空冷。经精密原子发射光谱仪检测 ，板的化学成分（质量分数）为5.91%Al、、4.31%V、、0.14%O、、0.12%Fe。
沿板的轧制方向（Rolling Direction ，RD）和横向（Transverse Direction ，TD）取样制备金相试样 ，选取ICX41M金相显微镜和Quanta扫描电子显微镜发展金相检验 ，通过Channel5软件对试验数据予以处置 ，进而制备分歧方向的拉伸试样 ，并利用INSTRON电子试验机进行拉伸试验。
2、、了局与会商
2.1 显微组织
TC4钛合金板的显微组织如图1所示 ，由图1可见分歧厚度板的组织均为均匀的α相和呈玄色的残留β相 ，RD和TD的显微组织无显著差距 ，验证包覆叠轧工艺的可行性。同时 ，在轧制过程中 ，板坯的α相晶粒产生复杂变形 ，其描摹受变形温度、、合金成分和变形水平的影响［8］。在塑性变形过程中 ，随着轧制进行 ，其变形量不休累积 ，原α相晶粒被压扁和拉长。只管α相晶粒的取向根基不变 ，但柱面和基面的滑移量分歧 ，导致晶粒在滑移过程中产生旋转 ，从而形成长条状组织［9］。退火过程中 ，板材组织产生再结晶 ，形成更均匀的等轴晶组织。
2.2 拉伸机能分歧规格
TC4钛合金板材的拉伸机能变动趋向如图2所示？杉2种分歧规格板材中 ，0.8mm厚板材TD方向的强度更高 ，最大抗拉强度Rm为1015MPa ，最大屈服强度Rp0.2为977MPa ，断后伸长率为15.5%。此外 ，分歧规格板材TD与RD的室温拉伸性机能差值较小 ，批注板材经包覆叠轧加工后 ，其拉伸机能未产生显著的各向异性。
钻研发现 ，板材越薄则强度越高 ，这是由于在轧制过程中 ，板坯经历的塑性变形量更大 ，使得晶体内部的原子分列产生更多畸变 ，从而堆集大量畸变能［10］。这种能量的堆集不仅促使原始晶粒破碎 ，并且在晶粒间界面处 ，由于应力集中和再结晶作用的交互 ，导致新天生晶粒越发均匀 ，在退火处置阶段 ，这些藐小均匀的晶粒结构得到进一步优化。当板材接受外力时 ，位错在晶格中滑动 ，面对藐小晶粒的密集分列 ，位错移动阻力显著增大。较小的晶粒尺寸允许更多位错堆积 ，必要更大外力能力驱动位错持续滑移 ，从而提升板材强度［11］。
此外 ，钛合金板材微观组织中的α晶粒重要出现等轴状 ，这种高度对称、、协调的晶粒结构使各晶面间的滑移更为顺畅。等轴α相拥有多个有效滑移系 ，在拉应力作用下 ，这些滑移系能够等闲启动 ，从而有效分散应力 ，预防应力集中于极少数晶粒 ，降低脆性断裂的风险 ，从而使板材在具备较高强度的同时拥有较优异的塑性［12］。
2.3 织构
选取传统工艺轧制的板材拥有各向异性 ，会影响其在工程领域的利用。由图2可知 ，选取包覆叠轧工艺轧制的TC4合金板无显著的各向异性。由于钛合金β相为体心立方结构 ，α相为密排六方结构 ，分歧晶体结构在极图上会出现分歧对称性 ，进而影响合金的力学机能［13］。钛合金在轧制变形过程中最重要的滑移面为｛0001｝ ，故对0.8mm和4.0mm厚板材在分歧方向的｛0001｝面极图进行分析 ，了局如图3所示。由图3可知 ，0.8mm厚的板材在轧制方向无显著织构 ，即无取向集中景象；；；在横向有较弱的取向集中景象 ，其最大极密度值仅为6.5 ，且无显著的T型或R型织构。4.0mm厚板材轧制方向的极图与0.8mm厚板材极为类似 ，均无显著的织构和取向集中景象；；；横向极图中仅有较弱的近B型织构 ，且最大极密度值仅为6.67。综上所述 ，选取包覆叠轧工艺轧制的TC4钛合金板未产生各向异性的原因在于 ，板材在分歧方向的组织中均无显著的取向集中和织构景象。
3、、结论
（1）0.8mm和4.0mm厚的TC4钛合金板材的微观组织重要由α相晶粒组成 ，α相晶粒出现规定的等轴状和细长条状状态 ，且板材RD与TD方向组织阐发出高度一致性。
（2）0.8mm厚的TC4钛合金板材TD方向强度更高 ，最大抗拉强度Rm为1015MPa ，最大屈服强度Rp0.2为977MPa ，断后伸长率为15.5%。分歧规格板材在TD与RD方向的室温拉伸机能差值较小 ，且拉伸机能未产生各向异性。
（3）0.8mm和4.0mm厚的TC4钛合金板材在RD与TD方向的强度差距较小 ，板材未产生各向异性的原由于其分歧方向组织中不存在显著的取向集中与织构。
参考文件
[1] 吴晨 ，马保飞 ，赵耕岑 ，等.延时淬火对航天紧固件用TC4钛合金组织和机能的影响[J].金属热处置 ，2023 ，48（12）：135-139.
[2] 张晓园 ，刘向宏 ，杜予晅 ，等.TC25G钛合金高温变形组织演变及强塑性钻研[J].罕见金属资料与工程 ，2023 ，52（12）：4227-4237.
[3] 杨兴远 ，姜沐池 ，任德春 ，等.TC4钛合金扩散衔接区热变形个性行为钻研[J].罕见金属资料与工程 ，2023 ，52（12）：4125-4132.
[4] 李静静 ，赵剑博 ，张志强 ，等.TC4钛合金T形薄壁型材挤压模具设计及优化[J].锻压技术 ，2023 ，48（11）：159-166.
[5] 王双礼 ，张起 ，乔恩利 ，等.退火温度对TC4钛合金显微组织和力学机能的影响[J].热处置 ，2023 ，38（1）：33-36.
[6] 韩飞孝 ，孙小平 ，郑念庆 ，等.热加工工艺对叶片用TC4钛合金棒材组织与机能的影响[J].钛工业进展 ，2022 ，39（6）：7-12.
[7] 任驰强 ，丁一明 ，李佳佳 ，等.固溶-时效对TC4钛合金显微组织和力学机能的影响[J].湖南有色金属 ，2022 ，38（2）：44-46.
[8] 王幸运 ，杨铮 ，赵小龙.分歧热处置制度对Gr.38钛合金板材的组织机能的影响[J].锻压技术 ，2024 ，49（3）：202-206.
[9] 郝晓博 ，张强 ，陶会发 ，等.轧制工艺对TA5钛合金薄板组织与机能的影响[J].热加工工艺 ，2019 ，48（19）：119-120.
[10] 张国霞 ，田云飞 ，王国栋 ，等.超塑成形用TC4钛合金薄板轧制工艺试验钻研[J].热加工工艺 ，2018 ，47（17）：44-46.
[11] 戴毅 ，罗伟 ，李信.TA15钛合金薄板叠轧工艺钻研[J].热加工工艺 ，2018 ，47（15）：151-152.
[12] 戴毅 ，刘宇明 ，李信.钛及钛合金冷轧薄板的板型节制钻研[J].设备制作技术 ，2018（3）：106-109.
（注 ，原文标题：TC4钛合金板的微观组织和拉伸机能）
有关链接
