无锡不锈钢板：TA10钛合金板材的热处理工艺研究

无锡不锈钢板6月7日讯 在高温、高浓度的氯化物中，纯钛会发生缝隙腐蚀，影响使用寿命。为了解决纯钛在高温、高浓度氯化物中的缝隙腐蚀问题，人们研制了一种新型钛合金—Ti-0.2Pd合金。20世纪70年代中期，美国钛金属公司研制了Ti-0.3Mo-0.8Ni合金。该合金为近α型钛合金，在高温、高浓度氯化物中具有良好的抗缝隙腐蚀能力，可以部分取代成本较高的Ti-0.2Pd合金，已被美国、英国、俄罗斯、日本、法国、德国等国家列入了国家标准，并投入工业化生产。

20世纪80年代，我国开始对Ti-0.3Mo-0.8Ni合金进行材料加工和应用方面的研究，也将其列入我国国家标准（对应我国牌号TA10），并在纯钛可能出现缝隙腐蚀的环境中得到了应用。如1985年3月首次应用于湘澧盐矿真空制盐的一效加热室，1986年4月应用于塘沽盐场氯化镁蒸发罐的加热室。

某公司承接了国外某钾肥工程生产装置用钛钢复合材料的订单。该复合材料覆层为3mm厚的TA10钛合金板材。根据GB/T3621-2007《钛及钛合金板材》标准，常规板材需满足A类要求，断后伸长率达到18%即可，而后续用于爆炸焊接的板材需满足B类要求，断后伸长率应达到25%以上。为保证爆炸复合工艺对钛合金板材塑性的要求，可采用硬度低的0级海绵钛作为原料生产板材，以达到后续工序对塑性指标的要求，但这样势必会增加原材料的成本。科研人员采用2级海绵钛作为原料制备TA10钛合金板材，通过研究不同热处理制度对TA10钛合金板材组织和性能的影响，探寻合适的热处理制度，以期获得塑性指标能够满足后续爆炸复合工艺要求的TA10钛合金板材。

实验材料为2级海绵钛、镍-钼中间合金，经过两次真空自耗熔炼制备直径为560mm的TA10钛合金铸锭。铸锭经锻造开坯、铣面、修磨等工序制成热轧板坯，再在1680轧机上经两火轧制成3.0mm厚的板材。

热处理试验采用SX2-2.5-10型电阻炉，温度误差±5℃。TA10钛合金为近α型合金，冷却速度对其组织和性能影响不大，退火温度一般应选择在α+β/β相变点以下120～200℃。因此，在3.0mm厚热轧TA10钛合金板材上切取热处理试样，进行不同温度退火处理，退火温度分别为550、600、650、700、750、800℃，保温时间均为30min，冷却方式为空冷。在退火后的板材上取样，进行显微组织观察和力学性能测试，探寻合适的退火温度。在优选的退火温度下，进行不同保温时间的退火处理，保温时间分别为15、30、60、120、180min。取样观察不同时间退火后板材的显微组织并测试力学性能，最终获得合适的热处理制度。试验结果表明：

（1）热处理温度达到600℃时，TA10钛合金板材组织可以得到较好回复，但塑性较差。若需获得较好的塑性，满足爆炸复合用钛板的使用要求，则需进行较高温度（700～750℃）的热处理。

（2）热处理温度一定时，保温时间对TA10钛合金板材的强度影响不大，但对塑性影响显著。

（3）对于3mm厚TA10钛合金热轧板材，经过（700～750）℃×（30～60）min/AC退火处理后，可以获得较为均匀的等轴α相和较好的综合力学性能，满足爆炸复合用钛板的使用要求。