80%轧制+680～750℃退火温度：热轧TA5钛合金板材最优组织和性能

摘要

TA5钛合金是制造船舶的关键材料之一，其性能优劣直接影响舰船装备的可靠性与寿命。退火温度和热轧变形量这2个关键工艺参数对TA5板材的微观组织和力学性能有重要影响，本研究采用不同热轧变形量（50%和80%）轧制出TA5板材，并对它们进行了一系列不同温度（600～800°C）的退火处理。测试了它们的强度、塑性，并观察了内部的晶粒结构。结果发现“火候”要恰到好处：当退火温度在680～750°C这个“黄金区间”时，材料内部原本被轧制拉长的晶粒会“重组”成细小且均匀的“沙粒状”等轴晶粒（这是理想的组织状态）。此时，TA5板材不仅强度达标，而且韧性（延伸率）最好，综合性能表现最优，完全满足国家标准GB/T 3621—2022的要求。“锤炼”得更充分，效果更佳：采用更大的热轧变形量（80%）轧制的板材，其内部的晶粒破碎得更充分。经过上述合适的退火后，更容易获得均匀细小的等轴晶粒组织，从而显著提升板材的塑性和韧性。温度过高反变“脆”：如果把退火温度升得过高（比如800°C），部分晶粒会像“疯长”一样变得特别粗大，导致材料内部组织不均匀。这种“异常长大”的晶粒会使材料变“脆”（塑性下降），性能反而变差。