轧制温度对TA31钛合金热轧板材组织与性能的影响

利用真空自耗电弧炉和电子束冷床炉熔铸了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo(TA31)合金扁锭,通过铸锭免锻造直接轧制工艺制备了热轧板材,研究了不同轧制温度(900、950和1000℃)对板材组织演变和力学性能的影响及机理。结果表明,TA31合金扁锭为魏氏组织,主要由片层状α集束和少量β晶界组成。在900℃轧制后板材主要由条带状α相和少量β转变组织组成。当轧制温度升高至950℃时,条带状α相转变为等轴α相,少量β相分布在晶间。当轧制温度进一步升高至1000℃时,部分等轴α相转变为β相,轧后冷却,组织由等轴α相、片层状和针状α相及少量β转变组织组成。随轧制温度的升高,板材抗拉强度和屈服强度下降,而断后伸长率和冲击吸收能量逐渐增大,断口形貌由韧性断裂逐渐变为微孔聚集型断裂。综合分析表明,短流程直接轧制工艺制备TA31合金板材的适宜热轧温度为950℃左右,此时抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和冲击吸收能量平均值分别为978 MPa、831 MPa、13%和53 J。