轧制工艺和退火温度对TC4ELI钛合金厚板显微组织的影响

王俭 李有华 李蒙 王勤波 王新 张永强

摘要：

研究了轧制工艺和退火温度对TC4ELI钛合金厚板显微组织的影响。结果表明：采用工艺1轧制后的板材显微组织为双态组织;采用工艺2轧制后板材的显微组织为网篮组织。将网篮组织板材在不同温度下退火后发现：退火温度低于900 ℃时，板材显微组织没有明显变化，仍为网篮组织;退火温度为940 ℃时，板材显微组织中出现了再结晶现象，一部分条状α相变成等轴状α相，网篮组织向等轴组织过渡。合适的退火温度为780～900 ℃。

关键词：

TC4ELI钛合金; 网篮组织; 再结晶; 退火

中图分类号： TG 146 文献标志码： A

Effects of Rolling Procedure and Annealing Temperature on Microstructure of TC4ELI Titanium Alloy Thick-plate

WANG Jian LI Youhua LI Meng WANG Qinbo WANG Xin ZHANG YongQiang

（1.Baoti Group Ltd.， Baoji 721014， China;

2.Baoji Titanium Industry Co.， Ltd.， Baoji 721014， China）

Abstract：

The effect of rolling procedure and annealing temperature on microstructure of TC4ELI Titanium Alloy thick-plate was investigated.The results show that duplex microstructures are obtained after rolled by Procedure 1.The basket-weave microstructure is observed after rolled by Procedure 2.The plates with basket-weave microstructure are annealed at different temperatures.There is no significant change with the basket-weave microstructure maintaining，when the annealing temperature is lower than 900 ℃.Recrystallization is observed when the annealing temperature is 940 ℃.Some lamellar α phase transforms to the equiaxed α phase.The basket-weave microstructure transforms to equiaxed microstructure.The appropriate annealing temperature is 780-900 ℃.

Keywords：

TC4ELI titanium alloy; basketweave microstructure; recrystallization; annealing

深海中儲藏有丰富的资源和能源，开发深海中的资源和能源将有助于人类实现可持续发展。然而，开发深海资源和能源需要新一代先进装备，同时也对制备装备的材料提出了更高的要求，要求材料不但需要具有高强度以承受巨大的水压，还应该具有优异的耐蚀性以在服役期间经受海水腐蚀。钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好和无磁性等一系列优点，被广泛应用于航空航天、石油化工和兵器等领域[1-3]。目前，钛及钛合金已经在海洋环境中得到了广泛的应用，例如海洋油气开发平台、海港建筑、沿海发电站、海水淡化设备、船舶及海洋热能转化设备等方面。

TC4ELI钛合金的海水浸泡腐蚀率低、强度高、成形性能和焊接性能优异，其在海洋装备上的应用越来越广泛。庞洪等[4]研究了热处理对厚度为90 mm的TC4ELI宽幅厚板钛合金组织和性能的影响，发现在720～930 ℃热处理后，其显微组织为均匀细小的α+β组织，板材的性能高于相应的标准要求。吕逸帆等[5]研究了固溶和时效对TC4ELI宽幅厚板钛合金组织和性能的影响，发现提高固溶温度、增大冷却速率、降低时效温度可以提高合金的强度;降低固溶温度、增大冷却速率、降低时效温度可以提高合金的冲击韧性和断裂韧性。万明攀等[6]研究了固溶温度对TC4ELI钛合金厚板组织和性能的影响，发现：固溶温度的升高，等轴α相的数量减少，而β相转变组织的数量逐渐增加。其抗拉强度、屈服强度和断裂韧性逐渐增加，而断面收缩率和伸长率下降，抵抗裂纹扩展的能力也逐渐增强。马英杰等[7]研究表明，具有片层状组织的TC4ELI钛合金具有较大的疲劳裂纹尖端塑性区，并且裂纹扩展路径更加曲折，裂纹扩展速率更低。钛合金厚板在海洋装备上应用时，常常会采用焊接的方法进行板材之间的连接，焊接过程中焊缝区的温度超过相变点温度，焊缝区的组织进入β相区，冷却后β相转变成片状组织，为了保证焊缝区与基体组织相近，钛合金厚板应该具有网篮组织。然而，如何制备出具有网篮组织的TC4ELI钛合金厚板的研究很少。

本文以TC4ELI钛合金为试验材料，通过优化轧制工艺和退火温度，制备出具有网篮组织的TC4ELI钛合金厚板。

1 试验材料和方法

试验所用的TC4ELI钛合金铸锭采用真空自耗电弧炉熔炼，熔炼次数为3次，铸锭直径为840 mm。相变点为983 ℃。钛合金铸锭经过锻造制成板坯，然后轧制成厚度为22 mm的板材。