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TA5-A鈦合金板材（化學成分）“表面花紋”分析與研究
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.85978597.cn
更新時間：2015-11-05
通過金相、電鏡掃描和能譜分析等方法對產(chǎn)生的“花紋”進行了分析與研究，找出了產(chǎn)生原因和解決方法，對TA5-A鈦合金熱軋板材的工藝路線進行了完善。
? ?隨著船舶工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，我國艦船領(lǐng)域?qū)︹伈牧系男枨笕找嬖黾?/span>。目前中國艦船用鈦量相對國外較少，加工技術(shù)不成熟，鈦合金材料主要應用于潛艇和水中兵器。TA5-A鈦合金是一種全α型鈦合金，具有中等強度、良好的焊接性能及耐海水腐蝕性能，應用于艦船等耐海水條件下的受力構(gòu)件、螺栓、軸以及耐壓殼體。但是TA5-A鈦合金材料在熱加工過程中硬化快、變形抗力大，成形困難，表面易出現(xiàn)裂紋，影響材料的成材率、表面質(zhì)量等。為了解決板材成形時出現(xiàn)的問題，軋制前對TA5-A板坯表面包覆純鈦層，此工藝可以有效地減少成品表面的裂紋產(chǎn)生，但在后續(xù)表面處理時板材表面易形成不規(guī)則的“細花紋”影響表面質(zhì)量?？蒲腥藛T通過金相、電鏡掃描和能譜分析等方法對產(chǎn)生的“花紋”進行了分析與研究，找出了產(chǎn)生原因和解決方法，對TA5-A熱軋板材的工藝路線進行了完善。
實驗材料為16mmTA5-A板材，化學成分（質(zhì)量分數(shù)，%）：Al3.7～4.5，B≤0.005，F(xiàn)e≤0.3，Si≤0.15，C≤0.1，N≤0.04，H≤0.015，O≤0.15，Ti余量。
將TA5-A合金16mm板材坯料在輥底式電爐進行加熱，在熱軋機上進行軋制，經(jīng)過熱處理、表面處理后進行性能測試。采用冷場發(fā)射掃描電鏡以及倒置式金相顯微鏡和能譜儀對16mm厚成品板材金相組織進行觀察。觀察發(fā)現(xiàn)，板材表面存在細小花紋樣。
對處理后的16mm成品板材表面進行PT滲透處理，花紋表面也未發(fā)現(xiàn)有裂紋存在。對花紋表面進行金相組織觀察發(fā)現(xiàn)，16mm厚成品板材組織為等軸組織，且完全等軸化，晶粒尺寸均勻、細小，花紋并未向基體內(nèi)延伸。對板材表面花紋處進行觀察，橫截面處未觀察到明顯裂紋。在掃描電鏡下觀察試樣表面花紋，發(fā)現(xiàn)板材表面的花紋為一些連續(xù)的10～30μm大小的坑。從能譜分析結(jié)果來看，小坑部分與材料基體成分一致。可以排除材料的成分偏析所致。
將花紋特征與爆炸不銹鋼復合板界面結(jié)合特征比較，發(fā)現(xiàn)特征相類似。TA5-A成品表面的花紋為爆炸覆合所產(chǎn)生的鋸齒狀結(jié)合界面，爆炸覆合的宏觀界面呈鋸齒形。在齒與齒之間，基板和覆板受強大的爆炸沖擊力作用形成了幾微米寬的過渡區(qū)，該區(qū)域內(nèi)位錯密度增大，并有細小的覆板碎屑存在。研究結(jié)果表明：
（1）TA5-A合金表面花紋并非材料化學成分偏析所致，也不是軋制產(chǎn)生的表面裂紋，而是在表面包覆時純鈦層與合金產(chǎn)生的結(jié)合界面所致，復層和基體緊密結(jié)合，深淺不一。
（2）通過多次表面打磨拋光處理再經(jīng)過酸洗后表面花紋消失。
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