TA15鈦合金的名義成分為Ti - 6 .5 Al - 2Zr - 1Mo - 1V，其主要的強(qiáng)化機(jī)制是通過α穩(wěn)定元素Al的固溶強(qiáng)化，加入中性元素Zr和β穩(wěn)定元素Mo、V以改善工藝性能。該合金的Al當(dāng)量為6 . 58%，Mo當(dāng)量為2 . 46%，屬于高Al當(dāng)量的近α型鈦合金。因此，它既具有α型鈦合金良好的熱強(qiáng)性和可焊接性，又具有 （ α ＋ β ） 型鈦合金的工藝塑性。 材料的性能由其組織決定，而微觀組織在很大程度上取決于材料的加工工藝。因此，研究TA15鈦合金的熱變形工藝對(duì)其組織和性能的影響具有重要意義。研究人員將重點(diǎn)研究不同鍛造工藝條件下TA15鈦合金試制棒材的組織與性能，以便為實(shí)際生產(chǎn)提供技術(shù)支撐并進(jìn)一步豐富這方面的研究?jī)?nèi)容。

TA15鈦合金的名義成分為Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V。其主要的強(qiáng)化機(jī)制是通過α穩(wěn)定元素AI的固溶強(qiáng)化。加入中性元素 Zr 和 β 穩(wěn)定元素Mo和V，可以改善工藝性。該合金的AI當(dāng)量為6.58%，Mo當(dāng)量為2.46%，屬于高AI當(dāng)量的近 α 型鈦合金，所以它既具有 α 型鈦合金良好的熱強(qiáng)性和可焊性，又具有接近于α-β型鈦合金的工藝塑性。TA15合金具有中等的室溫和高溫強(qiáng)度、良好的熱穩(wěn)定性和焊接性能，工藝塑性稍低于TC4。TiAl基金屬間化合物及強(qiáng)化鈦材則具有更高的耐熱性、剛性和耐磨性。

在汽車零件中用鈦可代替的鐵基零件有：發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的連桿、擋圈、曲軸、變速箱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪、氣門及進(jìn)氣閥、排氣閥、制動(dòng)壓力管道密封圈、輪圈螺桿、吊彈簧等。底盤系統(tǒng)的彈簧、排氣裝置；車體系統(tǒng)的包括車輪的襯套及軸承、各種半軸、緊固件等。汽車使用鈦的優(yōu)點(diǎn)在于：減輕質(zhì)量，降低燃料消耗；改善動(dòng)力傳輸效果，降低噪音；減少震動(dòng)，減輕部件荷載；提高車的持久性及保護(hù)環(huán)境。其缺點(diǎn)是：一般情況下，汽車所使用的鈦的耐磨性不好、彈性低于鋼，難以進(jìn)行機(jī)械加工。但是，耐磨性可通過涂層或強(qiáng)化進(jìn)行改善，彈性可采用補(bǔ)強(qiáng)來提高，機(jī)加工若采用近凈形成技術(shù)或用其他的加工條件，則可把缺點(diǎn)降到*低。而真正妨礙鈦應(yīng)用是鈦的高成本，這是由鈦的原材料、熔煉、加工工藝的復(fù)雜決定的。

TA15合金長(zhǎng)時(shí)間（3000h)工作溫度可達(dá)500℃，瞬時(shí)（不超過5min)可達(dá)800℃。450℃下工作時(shí)，壽命可達(dá)6000h。TA15合金主要制造500℃以下長(zhǎng)時(shí)間工作的飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)零件和焊接承力零部件。

TA15合金的半成品有薄板、厚板、軋棒、鍛棒、模鍛件、鍛件、擠壓型材、焊接環(huán)形件、整體環(huán)軋件和鑄件等。

TA15化學(xué)成分

TA15鈦合金化學(xué)成分及性能：

TA15鈦合金經(jīng)過三次真空自耗電弧熔煉得到直徑為Φ750mm的成品錠。棒材分別采用了三種鍛造工藝進(jìn)行試制。工藝A：開坯鍛造在β相區(qū)的高溫進(jìn)行3個(gè)火次的拔長(zhǎng)，成品鍛造在β相區(qū)的低溫進(jìn)行了3個(gè)火次的拔長(zhǎng)，最后摔圓成棒材。工藝B：開坯鍛造與工藝A相同，成品鍛造第一火次在β相區(qū)的低溫進(jìn)行一次鐓拔，隨后在靠近相轉(zhuǎn)變溫度的兩相區(qū)進(jìn)行3個(gè)火次拔長(zhǎng)，最后摔圓成棒材。工藝C：開坯鍛造先在β相區(qū)的高溫進(jìn)行1個(gè)火次的拔長(zhǎng)，然后再在相同的溫度進(jìn)行2個(gè)火次鐓拔；成品鍛造在β相區(qū)的低溫進(jìn)行1個(gè)火次的拔長(zhǎng)，然后在兩相區(qū)較低溫度進(jìn)行3個(gè)火次的拔長(zhǎng)，最后摔圓成棒材。棒材鍛后均采用空冷，并在800℃退火1h，隨后橫向取樣并加工成國標(biāo)試樣進(jìn)行組織與性能檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）不同鍛造工藝條件下的棒材力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明：從工藝A到工藝C，棒材的塑性指標(biāo)得到持續(xù)改善，而強(qiáng)度指標(biāo)則是先提高，后有所下降；綜合比較，工藝C具有更佳的力學(xué)性能。

（2）工藝A的棒材的鍛造溫度高且變形不充分使得整個(gè)橫截面晶粒粗大且組織均勻性很差，原始的β晶界未被充分破碎，致使工藝A的棒材力學(xué)性能特別是塑性較差。工藝B的力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)較工藝A的有所改善。工藝C的開坯鍛造在β區(qū)進(jìn)行了兩次大變形量的鐓拔，同時(shí)成品鍛造在兩相區(qū)進(jìn)一步降低溫度并保證一定的變形量，使得的棒材組織已經(jīng)被完全充分破碎，組織細(xì)小，為典型的雙態(tài)組織特征。因此，工藝C的棒材的綜合性能佳。

（3）從室溫拉伸斷口可見，從工藝A到工藝C，棒材斷口的韌窩逐漸增大且深度也在增加。材料的塑性越好，韌窩就越大，越深?？梢姀臄嗫谔卣饕舱f明工藝C的棒材具有較好的塑性。

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TA15熔煉與鑄造工藝

合金應(yīng)經(jīng)過三次真空自耗電極電弧爐熔煉。鑄件在真空自耗電極電弧凝殼 爐中澆注而成。

TA15應(yīng)用概況與特殊要求

TA15合金已大量用于制造飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)承力結(jié)構(gòu)件，尤其是焊接的承力構(gòu)件。零件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮鈦合金零件設(shè)計(jì)的通用原則，例如：在一般氣候環(huán)境下使用時(shí)，不需要附加表面保護(hù)。在海洋性氣候條件下允許在不加保護(hù)的情況下與不銹鋼、鎳基合金接觸，當(dāng)工作溫度髙于 300 ℃時(shí)，應(yīng)該采用保護(hù)涂層或限制工作壽命。與鋁合金和結(jié)構(gòu)鋼直接接觸的零件，必須采取合理有效的防護(hù)措施。對(duì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的鈦合金零件，為了防止微動(dòng)磨蝕，應(yīng)該采用隔離涂層。盡量避免鈦合金零件與鍍鎘的鋼零件相裝配。

TA15焊接性能

TA15合金的焊接行為基本上與 α 合金相似，焊接后也不一定要進(jìn)行穩(wěn)定化退火。它的馬氏體 α 相的強(qiáng)度，接近于 α 相的強(qiáng)度。合金的氬弧焊、接觸焊和埋弧焊的焊接性能良好。焊縫的室溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度為基體金屬強(qiáng)度的90%-95%。

厚2mm板材的自動(dòng)氬弧焊焊接接頭，在其焊接狀態(tài)、焊后退火狀態(tài)、焊后450℃下100h熱暴露狀態(tài)的強(qiáng)度、彎曲角和沖擊性能差別不大，接頭對(duì)熱處理不敏感。

TA15零件熱處理工藝

為了消除由于零件機(jī)械加工、板材成形、焊接等形成的內(nèi)應(yīng)力采用去應(yīng)力 退火。退火溫度為600-650℃，保溫時(shí)間為0.5-8h，這取決于零件或制件的復(fù)雜性和內(nèi)應(yīng)力來源。

TA15使用建議

推薦選用TA15鈦合金制造飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)上各種承力構(gòu)件。