研究了TA15 鈦合金復雜鍛件多次加熱成形時，小變形/無變形區的組織性能變化。結果表明，同一溫度下，隨加熱次數增加，試驗件強度塑性略有下降，加熱次數對拉伸性能的影響不明顯；加熱溫度對試驗件性能影響明顯，溫度增高，強度降低。多次加熱時，變形量大的試驗件強度低于變形量小的試驗件。為保證大型復雜鍛件組織性能均勻性，多次鍛造加熱溫度不宜高。
為了提高結構可靠性，減少甚至取消焊縫是鈦合金結構件的發展趨勢之一，換言之，鈦合金鍛件的大型化、整體化已成為先進飛機用材的重要發展方向。隨著鍛件質量越來越重、尺寸越來越大，形狀也可能變得越來越復雜。復雜形狀鍛件，有些部位如腹板變形量大，有些部位如高筋則變形量小，即在鍛件成形過程中，存在著變形不均勻性問題。要得到高質量的鈦合金大型整框、異形變截面、寬厚大截面等復雜鍛件，必須突破鍛件成形控制和組織性能均勻性控制等關鍵技術，即實現大型復雜鍛件的精確控形、精確控性及精確控構(微觀組織) 。
在普通模鍛條件下，如果鍛件復雜程度增加，鍛造火次則會增加，鍛造火次的增加，對組織性能將產生怎樣的影響，特別是難或易變形區出現的多火次—小變形/無變形對組織性能的影響，是人們關心的問題。研究表明，影響力學性能的組織參數主要包括初生α 比例、晶粒尺寸大小D、α 集束尺寸d、α 片厚度等，而這些組織參數與加熱溫度、冷卻方式以及鍛造過程中的變形量等工藝參數有密切關系。針對相變組織性能的關系以及熱處理的基本規律已比較清楚，但多火次條件下的工藝參數研究工作卻甚少。
本文針對這些問題進行探討，選取TA15 鈦合金兩種典型變形量的試驗件，分別代表大型鍛件中易變形區(變形量大) 和難變形區(變形量小) 的情況。著重研究多火次鍛造過程中，TA15 鈦合金兩種變形量試驗件在小變形/無變形區組織性能的變化規律，研究工作對鈦合金大型復雜鍛件組織性能均勻性控制及鍛造工藝參數的優化具有重要的指導作用。
1、試驗材料及方法
試驗材料為航空航天上應用廣泛的TA15 鈦合金，其主要化學成分見表1。
表1 TA15 鈦合金的化學成分(質量分數，%)
TA15 鈦合金的化學成分
為模擬大型復雜鍛件的不均勻性變形，選取TA15鈦合金兩種變形量的試驗件，即20% 以下小變形量鍛件，代號為SX，代表大型鍛件中難變形區；40%以上大變形量鍛件，代號為SD，代表易變形區。為研究鍛造加熱溫度的影響，鍛造溫度選取兩個典型溫度950 ℃，970 ℃，分別代表相變點下約40 ℃、20 ℃。多火次鍛造試驗后，試樣均經過800 ℃ × 1 h 空冷退火。拉伸性能在Instron-4507 型電子拉力試驗機上進行，組織觀察和定量分析均在Leica DMLM 上進行。
3、結論
1) 970 ℃多火次加熱時，TA15 鈦合金小變形量試驗件的強度明顯高于大變形量試驗件，塑性則相反。
2) TA15 鈦合金無論前期變形量大小，火次對小變形/無變形區抗拉強度的影響均不太明顯；在終鍛溫度區間，TA15 鈦合金小變形/無變形區多火次鍛造的抗拉強度隨鍛造溫度提高而下降；為了防止大鍛件易變形區性能下降，多火次鍛造加熱溫度不宜高。
