引言

钛作为一种轻质高强度的金属资料,其密度仅为4.51g/cm³,约为铁密度的57%,但其比强度却显著优于大无数金属资料[1,2]。。。这种优异的比强度个性使钛及钛合金在航空航天、、、海洋工程等领域拥有不成代替的利用价值。。。TA15钛合金是一种典型近a型钛合金，，该合金通过多元合金化设计，，参与了Al、、、Mo、、、V、、、Zr等合金元素，，使其在维持优良塑性的同时，，拥有优异的室温强度和高温机能。。。这些个性使其成为航空发起机压气机盘、、、叶片、、、飞机承力构件以及航天器关键部件的梦想资料。。。

目前已有众多学者对TA15钛合金板材进行了钻研，，例如孙梦桐等钻研了TA15钛合金薄板的微观组织及拉伸力学机能;戴毅等对TA15钛合金薄板叠轧工艺进行了钻研;张苗等钻研了TA15钛合金中板组织与力学机能。。。目前关于TA15钛合金板材的钻研重要集中在薄板和中板领域，，鲜有关于厚板成形工艺及机能的系统性钻研，，且现有钻研多聚焦于组织描摹分析和拉伸机能测试，，而对板材晶体结构(出格是织构演变)的深刻探求鲜有报道。。。针对这一钻研空缺，，本钻研通过设置梯度轧制变形量，，将TA15钛合金别离加工为厚板、、、中板、、、薄板三类典型规格，，系统调查轧制变形量对板材微观组织演化、、、晶体织构形成法规及其与力学机能的关联机制。。。该钻研可揭示TA15钛合金多尺度组织结构与机能的变形量依赖个性，，添补厚板织构钻研的理论空缺，，并为航空航天领域TA15钛合金构件选材提供厚度与机能匹配凭据，，优化厚板轧制工艺参数，，推动高靠得住性钛合金厚壁构件的工业化利用。。。

1、、、尝试

本钻研以TA15钛合金作为钻研资料，，其化学成分(质量分数,%)为:Al6.54、、、Mo1.72、、、V2.22、、、Zr 2.21、、、O0.15、、、Ti余量。。。选取2450mm大型可逆热轧机组，，通过多火次控温轧制工艺，，将初始厚度为250mm的TA15钛合金板坯分阶段轧制成70mm、、、40mm、、、10mm和2.0mm四种分歧厚度的板材。。。

随后对分歧厚度TA15钛合金板材发展系统的微观组织表征与力学机能测试。。。试样制备选取数控线切割设备，，取样地位节制在板材厚度方向1/2处的心部区域，，测试面为平行于板材轧制方向。。。微观组织分析选取分级制样工艺，，顺次使用400#至3000#砂纸进行机械研磨，，随后选取金刚石研磨膏进行镜面抛光。。。；质囱∮孟殖∨渲频幕旌纤崛芤(HF:HNO₃:乳酸=1:3:5,体积比)进行侵蚀,在室温下节制侵蚀功夫8~12s以获得清澈组织。。。选取场发射扫描电子显微镜(JSM-6000F,加快电压20kV)建设的电子背散射衍射(EBSD)系统进行晶体学分析。。。力学机能测试选取Instron 5985型电子全能试验机进行静态拉伸尝试。。。测试遵循GB/T 228.1-2021尺度，，设置初始应变速度为1x10^-3s^-1,为保险数据靠得住性,每组参数测试至少反复3个有效试样。。。

2、、、试验了局与分析

2.1金相组织

图1为分歧厚度TA15钛合金板材的微观组织描摹，，发现厚度为70mm及40mm板材的组织描摹(图1a、、、图1b)较为靠近，，二者均是由初生α相(地位A)以及次生α相(地位B)组成。。。随着轧制变形量增长，，发现厚度为10mm板材的组织描摹(图1c)产生显著变动，，此时组织中初生α相造成显著的条状描摹，，沿着轧制方向均匀分列，，而次生α相变得吞吐不清。。。持续增长轧制变形量，，厚度为2mm板材的组织描摹(图1d)进一步产生变动，，组织中晶粒细化显著，，组织由大量藐小等轴晶粒组成。。。

轧制变形量较低时，，轧制应力不及以齐全破碎原始组织中的α相，，晶？？？赡鼙Ａ艚洗蟮脑汲叽，，仅引起部门晶粒动弹或轻微拉长。。。此外，，由于轧制变形量较小，，轧制过程中动态再结晶不充分，，次生α相在β→α相变时沿晶界或缺点处析出，，形成图1a、、、图1b的组织描摹。。。轧制变形量增大时，，初生α相在较大的剪切应力作用下沿轧制方向拉长，，形成条状分列[10]。。。而高应变导致位错密度升高，，次生α相被位错切割或溶化，，天堑吞吐化，，形成图1c的组织描摹。。。持续增长轧制变形量，，大变形使组织中α相齐全产生断裂破碎，，并通过应变诱导晶界迁徙以及动态再结晶，，导致晶粒细化，，并形成图1d中的等轴晶粒描摹。。。

2.2晶体结构

图2为分歧厚度TA15钛合金板材的极图,发现厚度为70mm及40mm板材的极图类型靠近(图1a、、、图1b),二者均为R型与近B型的混合织构,且织构强度靠近，，别离为5.27与5.3。。。厚度为10mm板材的极图类型产生转变，，为B型与近T型的混合织构，，此时织构强度为7.6。。。而厚度为2mm板材的极图则是以及B型为主，，并存在较弱的近T型与近R型的混合织构，，但织构强度进一步增长至8.95。。。即随着轧制变形量的增长，，合金的织构类型会产生变动，，且织构强度不休增长。。。

在轧制过程中，，随着变形量的增长，，内部组织产生变形水平增长，，更大的变形会导致晶粒的破碎和细化，，使晶粒取向产生转变，，从而影响织构类型。。。此外，，在轧制过程中，，晶界会产生迁徙和演变，，晶粒也会产活泼弹，，随着变形量的增长，，这些过程越发剧烈，，导致织构类型产生变动。。。此外，，在轧制变形量增长过程中，，晶粒之间的取向差也会随之增大，，使得晶体在特定方向上的分列越发有序，，从而增长了织构强度[13]。。。

2.3拉伸机能

图3为分歧厚度TA15钛合金板材的拉伸机能，，发此刻轧制变形量增长的过程中，，合金强度处于不休增长过程中，，其中抗拉强度(R_m)由995MPa增至1075MPa,屈服强度(R_p02)由890MPa增至968MPa。。。但合金塑性整体较为安稳，，降低幅度较小,断后伸长率(A)由25%降至20%。。。

在进行拉伸试验时，，当外加拉应力沿组织中晶粒界面传布遇到阻碍时，，微裂纹的扩大过程会在晶粒界面处引发位错塞积景象。。。这种位错塞积效应与裂纹尖端应力场的协同作用，，促使组织内部产生微孔洞形核。。。随着拉伸变形持续进行，，微裂纹的扩大机制逐步转变为微孔洞的荟萃与连通，，最终引发合金产生断裂[14]。。。轧制变形量越大，，产生的较大变形量导致组织内部产生显著的点阵畸变，，从而贮存了更高的变形能。。。这种高贮存能为后续再结晶过程提供了充足的形核驱动力，，促使再结晶晶粒显著细化。。。在拉伸变形时，，这些藐小的晶粒结构可能更有效地故障位错活动，，导致位错在晶界处大量堆积形成塞积群，，要克服这种强化效应并使位错重新启动，，必要施加更大的外应力，，宏观阐发为板材强度增长。。。

由图2可知,轧制变量增长会使织构强度不休增长。。。当板材拥有强织构时，，大部门晶粒的滑移面与拉伸方向呈不利取向，，使得滑移系难以开动，，从而必要更高的应力能力引发塑性变形，，宏观阐发为更高的强度[16]。。。此外，，强织构意味着晶粒取向高度一致，，即相邻晶粒的滑移系取向相近，，以至位错在滑移过程中难以通过晶界转向，，导致位错塞积加剧，，形成更强的位错强化效应，，从而增长板材强度。。。

3、、、结论

(1)当板材厚度由70mm减至40mm时,组织描摹维持相对不变，，重要由初生α相和次生α相组成;当厚度进一步减小至10mm时,初生α相产生显著取向分列，，出现沿轧制方向的条状特点;最终当厚度达到2mm时，，组织产生齐全再结晶，，形成均匀藐小的等轴晶结构。。。

(2)70mm及40mm板材的极图为R型与近B型的混合织构，，10mm板材的极图为B型与近T型的混合织构，，2mm板材的极图则是以及B型为主，，并存在较弱的近T型与近R型的混合织构，，且随着轧制变形量的增长，，织构强度不休增长。。。

(3)在轧制变形量增长的过程中,合金强度处于不休增长过程中,其中抗拉强度(R_m)由995MPa增至1075MPa,屈服强度(R_p02)由890MPa增至968MPa。。。但合金塑性整体较为安稳，，降低幅度较小，，断后伸长率(A)由25%降至20%。。。

参考文件:

[1]胡明,张新全,李伟强,等.Fe和Cu的含量对TC10钛合金棒材力学机能的影响[J].资料钻研学报,2025,39(03):217-224.

[2]张锰,王浩军,郑超,等.TC4钛合金机身椭圆孔隔框热处置压块改过仿照及改过力预测模型[J].失效分析与预防，，2024,19(06):385-389.

[3]王龙刚,包婷婷,谭永生,等.形变热处置对TC9钛合金组织及拉伸机能的影响[J].资料热处置学报,2024,45(11):85-92.

[4]赵锋,王啸,郭树祥.α+β两相型钛合金TC4低成本制备及防护机能钻研[J].中国资料进展,2024,43(11):1030-1034.

[5]王猛,赵琳瑜,刘喜旺,等.热处置对激光选区溶解TA15组织机能的影响[J].资料工程,2025,53(03):125-134.

[6]杨来侠,慎松,戴杰,等.激光能量密度对SLM成形TA15合金孔隙及力学机能的影响[J].利用激光,2025,45(01):36-45.

[7]孙梦桐,郭金榜,高飞,等.轧制工艺对TA15钛合金板微观组织及拉伸力学机能的影响[J].有色金属资料与工程,2024,45(03):99-104.

[8]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.

[9]张苗,孙梦奇,马佳琨,等.TA15钛合金中板组织与力学机能钻研[J].钛工业进展,2023,40(04):40-43.

[10]李冲,晏阳阳,杨祯,等.TA24合金多道次热变形行为及管材制备仿真[J].资料导报,2025,39(02):231-237.

[11]杜立成,杨浩雪,吴韵桀,等.近α钛合金静动态力学行为钻研进展[J].铸造技术,2025,46(01):1-17.

[12]王美晨,储双杰,梁高飞,等.TC4钛合金热轧过程中组织演变和机能节制机理钻研及瞻望[J].塑性工程学报,2024,31(09):1-22.

[13]唐敏.中央退火工艺对冷轧纯钛板微观组织及织构的影响[J].钢铁钒钛,2024,45(04):54-61.

[14]李明兵,王新南,商国强,等.TC32钛合金分歧热处置工艺下的组织机能及断裂机制[J].金属热处置,2021,46(04):112-117.

[15]郭庆,余伟,韩盈,等.压下率对冷轧及退火纯钛板材织构的影响[J].钛工业进展,2022,39(04):6-11.

[16]余世伦,张孝军,孔玢,等.退火工艺对冷轧工业纯钛带卷各向异性的影响[J].金属热处置,2022,47(03):82-87.

（注，，原文标题：轧制变形量对TA15钛合金板材组织、、、织构与力学机能的影响）

有关链接