知識片段：TC16鈦合金材料

標(biāo)題：TC16鈦合金材料特性與試驗(yàn)方案設(shè)計

知識類型：特殊牌號鈦合金

TC16鈦合金屬于α+β型兩相高強(qiáng)鈦合金，β穩(wěn)定化系數(shù)為0.83，接近臨界成分，是適配冷加工成形與熱處理強(qiáng)化的優(yōu)質(zhì)鈦合金材料。該合金在退火狀態(tài)下具備優(yōu)異的室溫塑性，可實(shí)現(xiàn)冷鐓等冷成形工藝，同時能通過冷加工硬化或后續(xù)固溶時效處理，使構(gòu)件強(qiáng)度滿足軍工裝備服役要求，綜合性能優(yōu)勢使其成為超薄壁構(gòu)件冷旋壓成形的理想試驗(yàn)材料。

本次試驗(yàn)嚴(yán)格按照TC16鈦合金名義成分Ti-3Al-5Mo-4.5V（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）配料，采用3次真空自耗電弧熔煉制備鑄錠，經(jīng)多火次鍛造、斜軋穿孔、機(jī)械加工后制備標(biāo)準(zhǔn)管坯，初始管坯外徑102mm，壁厚5mm，組織呈等軸狀，可見原始β晶界，晶粒內(nèi)部α與β片層呈網(wǎng)籃編織狀分布，室溫屈服強(qiáng)度695MPa，伸長率15%，斷面收縮率43%，處于低強(qiáng)高塑性狀態(tài)，為后續(xù)冷旋壓變形奠定良好基礎(chǔ)。

試驗(yàn)采用三輪強(qiáng)力反旋壓工藝，芯軸直徑Φ92mm，旋壓進(jìn)給速度100mm·min?1，轉(zhuǎn)速110r·min?1，設(shè)置兩道次冷旋壓，第一道次壁厚減薄率50%，第二道次40%，累積減薄率70%，最終制備出外徑Φ95mm、壁厚僅1.5mm的超薄壁TC16鈦合金管材。后續(xù)設(shè)計三種熱處理方案，分別在550℃、650℃、750℃下保溫180min，空冷處理，系統(tǒng)探究冷旋壓變形及熱處理溫度對管材顯微組織與力學(xué)性能的影響規(guī)律。

試驗(yàn)檢測方法規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，采用德國Bruker-D8 Advance型X射線衍射儀（XRD）分析相組成，蔡司GeminiSEM 360型掃描電子顯微鏡（SEM）觀察軸向顯微組織，結(jié)合ImageJ軟件統(tǒng)計晶粒尺寸與相含量；沿管材軸向取樣，依據(jù)GB/T 228.1-2021標(biāo)準(zhǔn)，通過INSTRON-5500R型電子萬能試驗(yàn)機(jī)測試室溫拉伸性能，拉伸速率0.5mm·min?1，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠。