钛及钛合金具有比高强度、无磁性、低密度和耐低温等众多优异特征，，，，，，在石油、化工、海洋等领域都有普遍应用[1-2]。。。。。TA15钛合金是一种典范的近α型钛合金，，，，，，其名义因素为Ti-6AL-2Zr-1Mo-1V，，，，，，是一种十分常见的近α型合金，，，，，，该合金具有中等强度、优异的蠕变性能、优异的耐侵蚀性等特点，，，，，，普遍应用在航天航空领域[3-4]。。。。。

现在对该合金的研究领域众多，，，，，，其中李永奎等[5]研究了基于热膨胀要领的TA15钛合金的一连冷却相转变，，，，，，效果批注：TA15钛合金的临界冷却速率划分为3K/s和30K/s；；；；；该合金在室温条件下的组织为α+β集束，，，，，，在冷却时爆发β相向α相的转变；；；；；相比于差示扫描量热法，，，，，，使用热膨胀要领测定的相变点温度较低，，，，，，故此要领在测试相变历程中体积转变较大的合金时较为适用。。。。。纪小虎等[6]研究了变形温度对大塑性变形TA15合金显微组织和力学性能的影响，，，，，，效果批注：TA15钛合金经3道次铸造加工后，，，，，，组织细化显着，，，，，，并有球化征象；；；；；提升变形温度会抑制组织中等轴α相的细化效应，，，，，，关于片状α相爆发的细化效果越发显着，，，，，，这是由于引发了不一连动态再结晶机制；；；；；在提升变形温度的同时，，，，，，合金的强度和塑形爆发相反的转变趋势，，，，，，其中抗拉强度降低较为显着。。。。。

由于TA15钛合金的微观组织主要以α相组成，，，，，，并有少量β相保存于组织中，，，，，，导致该合金的强化机理以析出相为主，，，，，，故该合金的冷却方法对析出相十分主要，，，，，，本文选取差别冷却方法对加热后合金举行冷却，，，，，，探讨差别冷却方法与该合金的组织和力学性能的关系。。。。。

1、试验质料与要领

本试验选用的质料为TA15钛合金棒材，，，，，，合金使用中心合金及小颗粒海绵钛为原质料，，，，，，随后经由熔炼、探伤、机加和铸造等工艺制成棒材，，，，，，对棒材举行取样测试其化学因素，，，，，，测得棒材化学因素为（质量分数，，，，，，%）：6.76Al、1.73Mo、2.2V、0.22O、Ti余量。。。。。使用金相法测得该合金棒材的相变点为1010~1015℃。。。。。随后将该合金举行切割，，，，，，将切割完成的合金举行加热处置惩罚，，，，，，加热温度划分为单相区（1030℃伊2h）与两相区（980℃伊2h），，，，，，随后对加热后合金举行水冷（WQ）、空冷（AC）、炉冷（FC）处置惩罚，，，，，，将经差别冷却处置惩罚后的棒材举行加工取样，，，，，，划分加工成微观组织、维氏硬度及拉伸试样，，，，，，随后举行微观组织视察、维氏硬度及拉伸性能测试，，，，，，其中维氏硬度测试取5个点，，，，，，最后取平均值，，，，，，拉伸试验每组测试3个试样，，，，，，最后取平均值。。。。。使用ICX41M型光学显微镜视察微观组织，，，，，，维氏硬度测试使用HVKS型号硬度计，，，，，，使用INSTRON型万能试验机测试室温拉伸性能。。。。。

2、试验效果与剖析

2.1金相组织

图1为棒材经差别冷却方法处置惩罚后的金相组织，，，，，，当加热温度位于两相区时（980℃），，，，，，3种冷却方法处置惩罚后，，，，，，金相组织最大的区别为初生α相含量与尺寸差别，，，，，，在经水冷与空冷处置惩罚后的组织中初生α相靠近，，，，，，而经炉冷处置惩罚后，，，，，，初生α相含量降低，，，，，，但尺寸最大。。。。。在空冷与炉冷处置惩罚后的组织中，，，，，，无显着的β转变组织。。。。。在次生α相方面，，，，，，由于水冷处置惩罚时，，，，，，组织中形成较大的过冷度，，，，，，析出的一定量的次生α相，，，，，，同时组织中形成过饱和固溶体以及亚稳固β相，，，，，，当合金经空冷处置惩罚后，，，，，，由于此时冷却速率较慢，，，，，，形成具有针状结构的次生α相镌汰，，，，，，其位于初生α相之间，，，，，，当合金经炉冷处置惩罚后，，，，，，由于炉冷历程中的冷却速率最慢，，，，，，使得组织中次生α相有富足时间和能量举行长大，，，，，，导致组织中形成的次生α相十分粗大[7]。。。。。

合金加热到单相区后（1030℃），，，，，，再以3种差别冷却方法举行冷却后的金相组织，，，，，，与加热温度位于两相区相较量，，，，，，最大的区别为组织中初生α相完全消逝，，，，，，这是由于此时的加热温度为单相区，，，，，，组织中的α相完全消融消逝，，，，，，爆发α--->β转变，，，，，，当举行水冷处置惩罚时，，，，，，组织中的β相会形成马氏体α'相及亚稳固β相，，，，，，α'相形貌为细小针状结构，，，，，，并无显着α晶界泛起，，，，，，当合金加热后举行空冷处置惩罚，，，，，，此时组织同水冷组织类似，，，，，，形成β晶粒及针状α相，，，，，，同时可见组织中泛起三叉晶界，，，，，，并有β转变组织保存，，，，，，当合金加热后，，，，，，再经炉冷处置惩罚，，，，，，组织中次生α相爆发粗化，，，，，，以长条形貌为主，，，，，，α晶界爆发粗化，，，，，，这是由于炉冷的冷却时间较长，，，，，，组织爆发粗化[8]。。。。。

2.2维氏硬度

图2为经差别冷却方法处置惩罚后的维氏硬度值，，，，，，由图2（a）可知，，，，，，合金经两相区加热后，，，，，，再以差别方法举行冷却处置惩罚，，，，，，其中经水冷处置惩罚后的硬度最大，，，，，，经炉冷处置惩罚后的硬度值最小，，，，，，由大到小依次为水冷（300HV）、空冷（276HV）、炉冷（267HV）。。。。。由图2（b）可知，，，，，，合金经单相区加热后，，，，，，在3种冷却方法中，，，，，，同样经水冷处置惩罚后的硬度值最大，，，，，，经炉冷处置惩罚后的硬度值最小，，，，，，由大到小依次为水冷（306HV）、空冷（285HV）、炉冷（274HV）。。。。。

可以发明，，，，，，合金在单相区以及两相区加热后，，，，，，3种冷却方法处置惩罚后的合金硬度均是水冷最大，，，，，，而炉冷最小，，，，，，其中单相区硬度均高于两相区，，，，，，当合金经由水冷处置惩罚后，，，，，，组织由初生α相以及次生α相为主，，，，，，且次生α相含量最多，，，，，，其中次生α相的硬度较初生α相要高，，，，，，以是经水冷处置惩罚后合金的硬度最大，，，，，，当加热温度位于单相区后，，，，，，组织中初生α相完全消逝，，，，，，并析出大宗次生α相匀称漫衍，，，，，，硬度取样位置均是α相，，，，，，导致合金单相区硬度大于两相区[9]。。。。。

2.3拉伸性能

图3（a）为合金经两相区加热后，，，，，，在差别冷却方法处置惩罚后的拉伸性能，，，，，，由图3（a）可知，，，，，，经差别冷却方法处置惩罚后，，，，，，合金的强度巨细为经水冷处置惩罚后最大，，，，，，而经炉冷处置惩罚后最小。。。。。其中合金的抗拉强度（Rm）值划分为水冷（988MPa）、空冷（962MPa）、炉冷（942MPa），，，，，，其屈服强度（RP0.2）值划分为水冷（968MPa）、空冷（931MPa）、炉冷（915MPa），，，，，，合金的塑性与强度泛起出相反趋势，，，，，，断后伸长率（A）划分为水冷（10%）、空冷（14%）、炉冷（19%），，，，，，断面缩短率（Z）划分为水冷（21%）、空冷 （29%）、炉冷（32%）。。。。。由图3（b）可知，，，，，，合金经单相区加热后，，，，，，再以差别冷却方法处置惩罚后，，，，，，合金的强度同样为水冷最大，，，，，，而经炉冷处置惩罚最小，，，，，，塑性趋势与强度相反，，，，，，但合金塑性较差，，，，，，其强度最大值为经水冷处置惩罚后，，，，，，其中抗拉强度（Rm）为1013MPa，，，，，，屈服强度（RP0.2）为989MPa。。。。。

当合金经水冷处置惩罚后，，，，，，由于水冷冷却速率较快，，，，，，组织中会形成较多的次生α相，，，，，，在拉伸时，，，，，，次生α相的形貌细小匀称，，，，，，使得组织中位错在举行滑移时，，，，，，较易爆发位错塞积，，，，，，导致合金强度增大，，，，，，又由于冷却时形成的次生α相内部包括大宗位错，，，，，，致使合金经水冷处置惩罚后强度较大。。。。。合金在举行空冷的历程中，，，，，，较慢的冷却速率会较多的次生α相，，，，，，但在拉伸时也会有位错塞积征象爆发，，，，，，由于含有一定命目的次生α相，，，，，，这会增添组织中相界面数目，，，，，，当相界面数目较多时，，，，，，对合金有强化效果，，，，，，增添合金强度。。。。。在举行炉冷的历程中，，，，，，会形成较多的等轴α相，，，，，，当等轴α相数目较多时，，，，，，合金塑性会显著提高，，，，，，这是由于等轴α相中包括较多的滑移系，，，，，，合金在拉伸历程中，，，，，，位向较大等轴α相中会有滑移系首先举行开动，，，，，，故组织等轴α相含量越多，，，，，，合金在拉伸时爆发的形变会快速的扩散至各等轴α相内，，，，，，阻止了应力集中爆发，，，，，，导致合金塑性升高。。。。。当合金在单相区加热后冷却，，，，，，组织中初生α相已经完全消逝，，，，，，导致合金塑性较两相区加热相比，，，，，，塑性下降显着，，，，，，同时在水冷时，，，，，，组织中会析出更多的次生α相，，，，，，合金强度增添，，，，，，空冷中形成的细小针状次生α相有所下降，，，，，，强度降低，，，，，，而单相区加热后，，，，，，炉冷的的组织中析出更多条状α相，，，，，，皆会导致单相区合金强度较高[10]。。。。。

3、结论

（1）当加热温度位于两相区时，，，，，，经水冷与空冷处置惩罚后的组织中初生α相靠近，，，，，，而经炉冷处置惩罚后，，，，，，初生α相含量最多，，，，，，且初生α相尺寸最大。。。。。合金加热到经单相区后，，，，，，最大的区别为组织中初生α相完全消逝，，，，，，组织中的α相完全消融消逝。。。。。

（2）合金经两相区加热后经水冷处置惩罚后的硬度最大，，，，，，经炉冷处置惩罚后的硬度值最小，，，，，，合金经单相区加热后，，，，，，3种冷却方法中，，，，，，同样经水冷处置惩罚后的硬度值最大，，，，，，经炉冷处置惩罚后的硬度值最小。。。。。

（3）合金强度趋势与硬度一致，，，，，，而塑性趋势与强度相反，，，，，，但经单相区加热后合金塑性较差。。。。。

参考文献：

[1]黄艳华，，，，，，冯继才，，，，，，彭晖，，，，，，等.镌汰TA12A钛合金铸造历程外貌开裂工艺研究[J].锻压装备与制造手艺，，，，，，2022，，，，，，57（2）：85-87.

[2]白威，，，，，，李大东，，，，，，董雪娇，，，，，，等.TA1中厚板电子束焊接组织性能及讨论强化缘故原由剖析[J].钢铁钒钛，，，，，，2021，，，，，，42（6）：171-177.

[3]王哲，，，，，，何健，，，，，，张帅，，，，，，等.铸造装备对TA15钛合金显微组织及性能的影响研究[J].钢铁钒钛，，，，，，2022，，，，，，43（1）：80-84.

[4]武小娟，，，，，，杨川，，，，，，张志强，，，，，，等.TA15钛合金不等厚L型材热轧有限元模拟[J].钛工业希望，，，，，，2022，，，，，，39（1）：1-5.

[5]李永奎，，，，，，齐海东，，，，，，路林，，，，，，等.基于热膨胀要领的TA15钛合金的一连冷却相转变[J].质料热处置惩罚学报，，，，，，2021，，，，，，42（12）：69-75.

[6]纪小虎，，，，，，孟淼，，，，，，严思梁，，，，，，等.变形温度对大塑性变形TA15合金显微组织和力学性能的影响[J].中国有色金属学报，，，，，，2022，，，，，，32（3）：752-762.

[7]王少阳，，，，，，张雪敏，，，，，，田程，，，，，，等.退火温度对TA6合金棒材组织与性能的影响[J].铸造与冲压，，，，，，2021（19）：59-61.

[8]张斌，，，，，，郭玲梅，，，，，，汪洋，，，，，，等.TA7钛合金拉伸和压缩加载时的孪生变形行为[J].中国有色金属学报，，，，，，2021，，，，，，31（9）：2427-2435.

[9]马庆，，，，，，魏科，，，，，，唐海兵，，，，，，等.TA15钛合金双道次热压缩变形软化行为及等轴α相组织演变纪律[J].质料热处置惩罚学报，，，，，，2021，，，，，，42（8）：40-47.

[10]王贺，，，，，，马树元，，，，，，王嘉琛，，，，，，等.丝材电弧增材制造TA15/TC11梯度结构质料的显微组织和力学性能（英文）[J].TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina，，，，，，2021，，，，，，31（8）：2323-2335.

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