Ti55531合金是一種新型高強(qiáng)高韌β型合金，其名義成分為T(mén)i-5Al-5V-5Mo-3Cr-1Zr。該合金擁有良好的淬透性和較寬的加工工藝范圍，特別適合制造必須承受巨大應(yīng)力的零部件，比較適合用于結(jié)構(gòu)件和起落架、機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)掛架之間連接裝置等，在航空航天工業(yè)中日益受到青睞，現(xiàn)已應(yīng)用在A380空客飛機(jī)上。與傳統(tǒng)近β型合金Ti-1023相比，該合金冶煉、加工成本低，不會(huì)產(chǎn)生明顯的成分偏析，且具有強(qiáng)度優(yōu)異和斷裂強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸有取代Ti-1023的趨勢(shì)。目前對(duì)該合金的棒材熱處理工藝已有許多研究，但對(duì)板材熱處理尚未研究。用正交試驗(yàn)方法優(yōu)化了該合金板材的熱處理工藝，確定了最佳的熱處理工藝，為板材的生產(chǎn)提供了依據(jù)。
試驗(yàn)材料經(jīng)兩次真空自耗電弧爐熔煉制成鑄錠（鑄錠成分按合金名義成分控制），在3150t鍛造機(jī)上鍛造成板坯，然后在1200mm四輥可逆式熱軋機(jī)上軋至8.5mm。
試驗(yàn)選用固溶溫度、固溶時(shí)間、時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間四個(gè)因素，分別選用三個(gè)水平，采用正交設(shè)計(jì)表，研究不同因素對(duì)Ti55531鈦合金板材強(qiáng)度和塑性的影響。各試驗(yàn)因素的水平見(jiàn)表1。 試驗(yàn)結(jié)果如下：
表1 正交試驗(yàn)因素及水平
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水平 |
固溶溫度/℃ |
固溶時(shí)間/min |
時(shí)效溫度/℃ |
時(shí)效時(shí)間/h |
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1 |
780 |
40 |
550 |
4 |
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2 |
800 |
50 |
600 |
6 |
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3 |
820 |
60 |
650 |
8 |
（1）各因素對(duì)抗拉強(qiáng)度影響大小為：時(shí)效溫度＞固溶溫度＞時(shí)效時(shí)間＞固溶時(shí)間；對(duì)屈服強(qiáng)度影響大小為：時(shí)效溫度＞固溶溫度＞固溶時(shí)間＞時(shí)效時(shí)間；各因素對(duì)延伸率影響大小為：時(shí)效溫度＞固溶溫度＞時(shí)效時(shí)間＞固溶時(shí)間。
（2）Ti55531鈦合金板材經(jīng)800℃/60min AC＋650℃/6h FC熱處理后，抗拉強(qiáng)度為1242MPa，屈服強(qiáng)度1122MPa，延伸率10.0%，合金具有良好的強(qiáng)度塑性匹配；原始β晶界處有晶界α析出，并在β相基體上α相均勻析出。由于650℃的時(shí)效溫度較高，細(xì)小彌散的點(diǎn)狀α相逐漸粗大，針狀組織更加清晰和密集，并且析出的次生α相數(shù)量明顯粗化聚集。
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