为空冷。
a ) Ti-230钛合金薄板的力学性能
板材经650，700，750，790 ℃退火后的室温力学性能见图1。该 合金的室温抗拉强度在544~571MP之间，屈服强度在454~484MPa之 间，随着退火温度的升高，板材的强度呈递增的趋势，790℃退火时，板材的强度最高。而板材的延伸率从28%降至26% ，下降幅度不是很大。
图1 不同退火温度Ti-230钛合金的室温力学性能
板材在790℃退火，分别保温5，15，30min后的室温力学性能如图3所示。从图3中可以看出，在790℃下退火时，随着保温时间的延长，在5~ 15 min之间，强度变化不大，保温30 min的强度略有降低，保温时间的延长对延伸率影响不大
图2 不同退火时间Ti-230钛合金的室温力学性能
b ) Ti-230钛合金的显微组织
图3和图4是Ti- 230 合金冷轧和热轧板材相同退火条件下的金相照片。从图中明显看出，其退火组织均为典型的等轴组织。在其组织内部都有析出的Ti2Cu粒子。
图3 Ti-230合金1.2mm冷轧板（变形量42.5%）退火态790℃/30min空冷
图4 Ti-230合金热轧板退火态790℃/30min空冷
1.8 TA15钛合金[]
BT20合金是前苏联研制的一种近α钛合金，中国牌号为TA15，名义成分为Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V，相变点990~1020℃。TA15合金具有中等室温和高温强度、良好的热稳定性和焊接性能，被广泛用于制造高性能飞机的重要构
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件。同时具有良好的工艺塑性，可制成薄板、厚板、棒材、锻件及型材等多种规格品种。
1.8.1 退火工艺对TA15组织性能的影响[]
[]吕逸帆, 孟祥军, 李士凯等. 退火热处理对TA15钛合金组织性能的影响[J]. 材料开发与应用，2009,24（5）：7-11
研究方法：实验所用材料为直径55mm、轧制态TA15合金棒材，相变点为995℃。试验分为两组，第1组为单重退火热处理：700℃×2h/AC, 780℃×2h/AC, 860℃×2h/AC, 940℃×2h/AC, 1020℃×1h/AC, 1100℃×1h/AC。第2组在第1组试验的基础上进行双重退火、三重退火，具体热处理制度为: 940℃×2h/AC+780℃×2h/AC, 1100℃×1h/AC+940℃×2h/AC+780℃×2h/AC。
a) 不同退火工艺的组织
在TA15合金相变点以下较低温度范围内进行退火热处理得到等轴组织, 主要由初生的等轴α相+转变β相构成, 如图1( a)、( b)、( c)所示。在800℃以上温度退火, 合金组织不但会发生α相和β相的再结晶, 同时还会发生较明显的α向β相转变, 所以860℃退火后合金组织中已经有明显的针状次生α相析出, 如图1( c)所示。在TA15合金相变点以下较高温度范围内进行退火热处理得到双态组织, 主要由初生的等轴α相+针状次生α相+β相构成, 如图1( d)所示。另外, 双重退火后合金的显微组织仍为双态组织, 如图1( h)所示。在TA15合金相变点以上进行高温退火热处理得到晶粒粗大的魏氏组织, 主要由针状α+β相和原始β相晶界构成, 如图1( e)、( f) 所示。另外, 三重退火后合金的显微组织如图1( i)所示, 仍为晶粒
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粗大的魏氏组织。
图1 不同退火工艺后TA15棒材的组织
b) 不同退火工艺的室温拉伸性能
单从退火后合金的强度变化呈W形状，即随着退火温度的升高，合金强度先降低，然后升高，之后再降低，最后又升高。相比原始棒材, 每种退火热处理都使合金强度降低。图3中，在相变点以下温度进行退火, 合金断面收缩率均比原始棒材高, 且随着退火温度的升高而提高, 延伸率有随退火温度的升高而提高的趋势。在相变点以上温度退火后, 合金塑性迅速下降。图2、图3中合金性能的变化与TA15合金的显微组织和退火状态下的回复、再结晶有关。
图2 不同退火工艺后TA15棒材的室温拉伸强度 图3 不同退火工艺后TA15棒材的室温拉伸塑性
c) 不同退火工艺的高温拉伸性能
在500℃下对试样进行高温拉伸实验，其力学性能如图4、5。高温强度性能和室温强度性能有相似的变化趋势, 不同之处主要在于：TA15合金在780℃退火的高温强度比700℃退火高, 1100℃退火的高温强度比1020℃退火的低。另外, 二重、三重退火后合金高温强度均比940℃、1100℃单重退火低。
图4 不同退火工艺后TA15棒材的高温拉伸强度 图5 不同退火工艺后TA15棒材的高温拉伸塑性
d) 不同退火工艺的冲击韧性和硬度
由图6可见，第1组不同温度下退火热处理后合金的冲击韧性和硬度
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具有一定的对应(反比)关系，即：如果退火后合金有较高的冲击韧性值，则相应的合金也有较低的硬度值；相反，如果退火后合金有较低的冲击韧性值，则相应的合金也有较高的硬度值。另外, 相变点以下温度进行退火，随着退火温度的升高，合金的冲击韧性提高，相应的硬度降低。
图6 不同退火工艺后TA15棒材的室温冲击韧性和硬度
1.8.2 变形温度对TA15组织性能的影响[]
[]李兴无, 张庆玲, 沙爱学等. 变形温度对TA15合金组织和性能的影响[J]. 材料工程, 2004,1:8-11
研究方法：材料为TA15棒材，相变点为995℃，高倍组织为粗晶片状组织, β晶粒尺寸为100～1500μm。坯料尺寸为φ80mm×100mm。选取930℃，950℃，970℃，1030℃和1080℃，一火镦饼至50mm高度, 空冷。饼坯均经过800℃/ 2h, 空冷处理。
a) TA15棒材经不同温度变形后的组织
β区镦粗试样为片状组织, 两相区变形镦粗试样的显微组织为过渡型组织, 自由变形区或剧烈变形区组织如图1所示。
图1 TA15合金镦粗试样剧烈变形区或自由变形区显微组织 在1030℃, 1080℃镦粗的试样, 其剧烈变形区、自由变形区及难变形区均为片状组织。晶界α连续, 原始β晶内具有不同取向的α集束。难变形区域的原始β晶粒呈粗大的等轴状( 图2a, b) ; 在自由变形区或剧烈变形区, 有拉长的原始β晶粒, 原始β晶粒大小不一。两相区变形镦粗试样的显微组织为过渡型组织。由于变形量的差异, 难变形区和剧烈变形区及自由变形区组织差别较大。在难变形区, 由于变形量很小, 试样基本保留
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了原始坯料片状组织的特征。难变形区组织( 见图4c, d) 的特征: ( 1) 晶界α局部破碎; ( 2)晶内α形态变化分两种情况。第一, 930℃, 950℃变形时, 晶内α片由于α+ β区加热而粗化, 且950℃变形比930℃变形时α片粗大。第二, 980℃变形时出现初生片状α和次生片状α, 初生片状α较厚。在自由变形区或剧烈变形区, 原始β晶粒和α片被压扁, 沿着金属流动方向拉长、破碎、球化。
图2 TA15合金镦粗试样难变形区显微组织
b) TA15棒材经不同温度变形后的力学性能
性能试样取自自由变形区和剧烈变形区, 避开变形死区。变形温度对合金性能的影响如图3所示, 变形量为50%, 锻后空冷。随着变形温度的升高, 合金的抗拉强度、延伸率及断面收缩率基本呈下降趋势。1080℃变形比1030℃变形在性能上表现出更高的断面收缩率。冲击韧性随变形温度变化不大。
图3 变形温度对TA15合金性能的影响
1.8.3 TA15合金的热变形行为[]
[]李淼泉，李晓丽，龙丽等. TA15 合金的热变形行为及加工图[J]. 稀有金属材料与工程，2006，35（9）：1354-1358
研究方法：将热处理后的TA15棒材加工成φ8 mm×12 mm 的圆柱体试样，试样两端加工有贮存高温润滑剂的浅槽。热模拟压缩实验在Thermecmaster-Z型试验机上完成。热模拟压缩实验的变形温度（K）为：1073，1123，1173，1223，1273，1323；应变速率（s-1）为：0.01 ，0.1，1.0，10.0 ，70.0 ；最大变形程度为85.0%。
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典型钛及钛合金的组织与性能综述52页word文档
