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前苏联在20世纪60年代中期研制成功的BT20钛合金,其名义成分为Ti-6A1-2Zr-1Mo-1V,该合金国内牌号为TA15。TA15钛合金具有良好的综合力学性能、加工性能和焊接性能,并在飞机发动机和飞机结构件中得到广泛的应用。
目前,各国均采用降低合金间隙元素含量和β工艺(β热处理或β热变形)两种途经来获取高损伤容限钛合金,使合金在保持一定强度水平下,还具有较高的断裂韧性和良好的抗疲劳裂纹扩展性能。
在本研究中,降低了合金中间隙元素O、C、N等含量,经过一火次β区加热轧制、一火次两相区上部温度加热轧制获得了片状组织的TA15ELI钛合金厚板,再经过两相区双重退火和β区退火调整合金的显微组织和损伤容限性能。借以光学金相组织分析、扫描断口分析、裂纹扩展路径分析等研究手段和方法,研究了合金的显微组织对损伤容限性能的影响。
研究表明:TA15ELI钛合金厚板在上述加工条件下,两相区退火热处理,随着退火温度升高,α集束尺寸d和初始β晶粒尺寸D基本不变,β转变组织中α片厚度b有所增加;合金的室温拉伸强度、塑性下降,疲劳裂纹扩展速率降低,断裂韧性升高。β相区退火(相变点以上10℃,980℃)较两相区退火,合金室温拉伸强度更高,但塑性显著下降,疲劳裂纹扩展速率更低,断裂韧性与两相区较高温度(相变点以下20℃,950℃)退火所获得的性能相当。β退火较两相区退火更有利于提高合金的损伤容限性能。