热处理对冷轧TC4钛合金管材组织和性能的影响

　　钛合金是逐渐得到广泛应用的新型材料，具有优异的综合性能，比强度高，抗裂纹扩展能力好，抗蚀性能优异，具有良好的焊接性能，在航空、航天、制氯、制碱和汽车工业中得到广泛的应用。TC4钛合金，从20世纪50年代以来得到广泛的应用，是目前应用多的钛合金之一，被誉为“钛合金”。TC4钛合金材料的组成为Ti-6Al-4V，属于(α+β)型钛合金，具有良好的综合力学性能，比强度高。TC4的弹性模量约为钢的1/2，故钛合金加工时容易产生变形。一般来说，TC4钛合金的板材轧制工艺相对较成熟，而TC4管材的生产则以热轧、挤压和斜轧穿孔为主，产品多为大尺寸的厚壁管材。也有使用温轧方法生产薄壁管材的记录，但需要在轧管机上安装感应加热装置，温度控制在再结晶温度以下100℃左右，加工设备复杂、工艺复杂、生产成本高，不适合大批量生产时使用。如能通过研究找到冷轧成型TC4薄壁管材的成型工业和与之相配套的热处理方法，直接冷轧成型高强度TC4钛合金管材，可以降低生产成本，对工业生产具有重大意义。

　　之前的大量研究表明，原始管坯在进行冷轧前使用真空热处理能够显著改变管坯的性能。鉴此，研究人员针对TC4管材冷轧后的热处理工艺进行探索，即在相同变形量的情况下，研究热处理对轧制态TC4管材组织和性能的影响。

　　所用材料为冷轧TC4钛合金管材，轧制前的原始管坯尺寸为Φ48mm×5mm，经过5道次轧制后，管材的终尺寸为Φ19mm×1mm。轧制过程中进行道次间退火处理，退火温度800℃，保温时间1h，冷却方法为炉冷至500℃，空冷至室温。对第5道次轧制得到的冷轧管材���别进行800、860和920℃的热处理，保温1h，冷却方法为炉冷至500℃，空冷至室温，进行组织和性能的对比分析。

　　从管材上切取试样进行金相显微组织分析，对切取的试样使用环氧树脂镶嵌，在水磨机上进行粗磨、细磨和抛光。腐蚀使用HF∶HNO3∶H2O=1∶3∶6的腐蚀液。在VHX-900超景深显微镜上进行显微组织的观察和金相组织照片的拍摄。用型号为MH-5的显微硬度仪对试样进行维氏硬度的测试，测试时，对试样的不同部位分别加载5次，取平均值。用CMT-520拉伸试验机进行室温拉伸性能试验，拉伸数据取3个试样的平均值。试验结果：

　　(1)第5道次轧制得到的TC4管材组织细小但是畸变大，塑性差。

　　(2)在800℃退火后，变形严重的晶粒间出现了大量的细小颗粒，分布不均匀;随退火温度的升高，细小的再结晶晶粒数量增加，分布均匀，当温度升高到920℃时，再结晶晶粒长大，并呈等轴状分布，轧制导致的晶粒变形和不均匀完全消失。

　　(3)退火处理后的管材伸长率显著增加，在860℃退火后伸长率大，随退火温度的升高，管材强度先降低后增加，综合力学性能在920℃退火后达到好。