鈦及鈦合金具有低密度、高比強、耐高溫、耐腐蝕、無(wú)磁、生物相容等優(yōu)異的綜合性能，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應用于航空、航天、艦船、兵器、石油、化工、醫療等領(lǐng)域。

TA10鈦合金的名義化學(xué)成分為Ti-0.3Mo-0.8Ni（wt%），是近α鈦合金的一種，其微量元素鉬、鎳可以形成比純鈦低的陰極超電壓，明顯提高工業(yè)純鈦的抗縫隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕能力，與其他成分的鈦合金相比，原料資源豐富，成本低，被廣泛應用于化工工業(yè)及真空制鹽業(yè)。另外，TA10鈦合金還具有組織穩定、抗氧化能力強、可焊性好、塑性高等特性。

斜軋穿孔制備鈦合金無(wú)縫管

鈦及鈦合金無(wú)縫管坯的加工工藝主要有擠壓法和斜軋穿孔法。TA10鈦合金工業(yè)生產(chǎn)管坯的制備以擠壓為主，有關(guān)斜軋穿孔方面的資料報道很少^[4]。與擠壓生產(chǎn)無(wú)縫管相比，斜軋穿孔法不僅流程短、效率高，而且還提高了材料利用率，降低了成本，符合節能環(huán)保的理念。公司采用兩輥斜軋穿孔工藝制備TA10鈦合金無(wú)縫管材，并對無(wú)縫管熱處理工藝進(jìn)行探索研究，以獲得具有綜合力學(xué)性能的管材。

采用的棒坯直徑為φ310mm，化學(xué)成分（見(jiàn)表1）符合GB/T3620.1-2007標準要求。采用差熱分析法測得β相轉變溫度為886℃。對棒坯加熱前預制定心孔，然后在表面涂覆抗氧化涂層，使用電阻爐加熱并保溫一定時(shí)間，之后采用兩輥斜軋穿孔機進(jìn)行無(wú)縫管的穿軋，制得φ325mm×12mm的管材。

斜軋穿孔無(wú)縫管顯微組織與力學(xué)性能

圖2為TA10鈦合金斜軋管外表面的金相照片，從圖中可以觀(guān)察到外表面的氧化層，經(jīng)測量氧化層厚度在0.22～0.30mm范圍之間波動(dòng)，可見(jiàn)，涂層防護有效控制了鈦合金在高溫下的表面氧化。圖2為穿孔管顯微組織，為片狀α+β組織，這與穿孔工藝密切相關(guān)。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，在棒坯的加熱保溫過(guò)程中，加熱爐出現故障，導致穿孔前棒坯加熱溫度較高，已經(jīng)超過(guò)相變點(diǎn)，穿孔過(guò)程中變形產(chǎn)生熱量較大導致局部溫升，隨后采用空冷，在冷卻過(guò)程中發(fā)生回復與再結晶，得到粗大的魏氏組織。表2為斜軋后管材的室溫力學(xué)性能，表3為GB/T3624-2010《鈦及鈦合金無(wú)縫管》中規定的TA10無(wú)縫管室溫力學(xué)性能，通過(guò)比較可以看出，斜軋穿孔法制備的無(wú)縫管塑性良好，強度偏低。

熱處理工藝及對管材力學(xué)性能的影響

鈦合金在加熱和冷卻過(guò)程中會(huì )發(fā)生相變，對于不同的合金體系可以通過(guò)控制熱處理工藝參數，從而控制相變過(guò)程，獲得所希望的顯微組織，實(shí)現合金力學(xué)性能和工藝性能的改善。TA10鈦合金屬于典型的近α鈦合金的一種，近α型鈦合金對熱處理制度不敏感，一般不能通過(guò)熱處理而強化，因此在現有的研究文獻中，對TA10鈦合金的熱處理是進(jìn)行退火，得到含有少量β相的退火組織。蘇航標等^[8]研究表明，對近α鈦合金Ti80的斜軋無(wú)縫管，在相變點(diǎn)之下淬火并時(shí)效處理后，可獲得較為理想的綜合力學(xué)性能。

為了提高斜軋TA10無(wú)縫管力學(xué)性能，本文對其淬火+回火工藝進(jìn)行了探索。如果將鈦合金加熱至β相區，晶粒會(huì )很快長(cháng)大，并容易導致鈦合金性能惡化。因此，熱處理采用低于相變點(diǎn)溫度的淬火+回火工藝。熱處理工藝見(jiàn)表4所示。

表5為不同熱處理后TA10鈦合金力學(xué)性能，從表中可以看出，熱處理后材料的強度提高，塑性降低，綜合性能完全滿(mǎn)足GB/T3624中的要求。從數據中還可以看出，隨著(zhù)回火溫度的降低，強度呈上升趨勢，塑性呈下降趨勢。

結論

(1)通過(guò)斜軋穿孔法，可以生產(chǎn)出內外表面質(zhì)量好，尺寸公差小的合格的TA10鈦合金大規格無(wú)縫管。

(2)TA10斜軋穿孔管的塑性良好，強度略低。

(3)通過(guò)（870℃，40min，WC）+(500℃，40min，AC)熱處理, 可以改善管材力學(xué)性能,滿(mǎn)足國標要求。