【摘 要】
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钛合金由于其优异的材料性能而广泛应用于航空航天、国防军用舰艇、体育、化工及生物医学等领域,其性能特点主要包括较小的密度、较高的比强度,良好的耐热性能及优异的耐腐蚀性能。众多钛合金中,Ti-6Al-4V双相钛合金由于其较高的加工硬化率、良好的强塑性匹配性能而得到广泛应用。本文以TC4（Ti-6Al-4V）钛合金为研究对象,研究了不同热轧变形工艺和热处理工艺对材料微观组织和力学性能演变的影响。本文主要
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钛合金由于其优异的材料性能而广泛应用于航空航天、国防军用舰艇、体育、化工及生物医学等领域,其性能特点主要包括较小的密度、较高的比强度,良好的耐热性能及优异的耐腐蚀性能。众多钛合金中,Ti-6Al-4V双相钛合金由于其较高的加工硬化率、良好的强塑性匹配性能而得到广泛应用。本文以TC4（Ti-6Al-4V）钛合金为研究对象,研究了不同热轧变形工艺和热处理工艺对材料微观组织和力学性能演变的影响。本文主要利用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）进行物相分析和微观结构表征,利用显微硬度仪和力学拉伸试验机进行力学性能测试分析。主要研究结论如下:（1）将TC4钛合金在两相区温度（910℃）下进行普通轧制变形（非旋转轧制）和旋转轧制变形（每道次间均进行一定方向的旋转）。非旋转轧制的均匀延伸率为6%,与初始状态相当。当进行45°旋转轧制后材料的均匀延伸率提高至9%,这表明旋转轧制明显提高了材料的均匀延伸率。（2）相比于非旋转轧制变形,旋转轧制后的TC4钛合金中的型基面滑移（0002）与型锥面滑移{101?1}的高施密特因子占比更高（即具有更多的软取向）,因此有更多位错开动滑移,从而协调应变,提高材料的塑性。（3）对TC4钛合金在α单相区温度（450℃～600℃）下进行应变量为80%的轧制变形,随着轧制温度的降低,其微观组织细化效果逐渐增强,导致其抗拉强度逐渐升高。轧制温度为600℃时,其抗拉强度为1002 MPa,当轧制温度降低到450℃时,其抗拉强度则升高到1183 MPa。这表明轧制温度对轧板的细化与力学性能有着重要影响。（4）EBSD分析结果表明,随着轧制温度的降低,TC4钛合金中局域取向差（KAM值）逐渐增大,小角度晶界占比逐渐升高,位错密度逐渐增大,导致其强度升高。（5）对TC4钛合金进行不同温度（860℃～1040℃）固溶和时效热处理。随着固溶温度的升高,其强度呈现先上升后下降的趋势,当固溶温度为980℃时,其力学性能最优,抗拉强度为1243 MPa,总延伸率为14.7%。（6）材料强度的提高是相变强化、Al元素的固溶强化、位错强化以及析出强化共同作用的结果。
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