高耐候热轧H型钢组织和强韧性能研究

高强度钢材研究报告研究报告：高强度钢材摘要：本研究报告旨在对高强度钢材进行深入研究，包括其性能特点、制备工艺、应用领域以及未来发展趋势。

通过对高强度钢材的研究，我们可以更好地了解其在工程领域的应用潜力，为相关领域的工程师和研究人员提供参考和指导。

1. 引言高强度钢材是一类具有优异力学性能的金属材料，其抗拉强度和屈服强度高于传统结构钢材。

随着工程领域对材料强度和轻量化要求的不断提高，高强度钢材逐渐成为研究和应用的热点。

2. 高强度钢材的性能特点高强度钢材具有以下几个主要性能特点：- 高强度：高强度钢材的抗拉强度通常超过800MPa，屈服强度超过700MPa，较传统结构钢材提高了30%以上。

- 良好的塑性和韧性：高强度钢材在高强度的同时，能够保持较好的塑性和韧性，能够承受较大的变形和冲击载荷。

- 良好的焊接性能：高强度钢材具有良好的焊接性能，适用于各种焊接工艺。

- 良好的耐腐蚀性：高强度钢材通过合理的合金设计和表面处理，能够提高其耐腐蚀性能。

3. 高强度钢材的制备工艺高强度钢材的制备主要包括以下几种工艺：- 热轧工艺：通过热轧工艺可以获得具有较高强度的钢材，其中包括控制轧制温度、控制轧制变形量等关键参数。

- 热处理工艺：通过热处理工艺可以改变高强度钢材的组织结构，提高其强度和硬度。

- 控制轧制工艺：通过控制轧制工艺可以实现高强度钢材的定向凝固和织构控制，进一步改善其力学性能。

4. 高强度钢材的应用领域高强度钢材的应用领域广泛，主要包括以下几个方面：- 结构工程：高强度钢材可以用于桥梁、建筑、海洋平台等结构工程中，提高结构的承载能力。

- 汽车工程：高强度钢材可以用于汽车车身、底盘等部件，实现汽车的轻量化和提高碰撞安全性能。

- 航空航天工程：高强度钢材可以用于飞机、火箭等航空航天器的结构件，提高其载荷能力和耐久性。

- 能源工程：高强度钢材可以用于核电站、风电塔等能源工程中，提高设备的安全性和可靠性。

5. 高强度钢材的未来发展趋势高强度钢材在未来的发展中还存在一些挑战和机遇：- 材料设计：通过合金设计和微观组织控制，进一步提高高强度钢材的力学性能和耐腐蚀性。

热轧h型钢材质一、热轧H型钢材质概述热轧H型钢是一种常用的结构钢材，广泛应用于建筑、桥梁、机械制造等领域。

其主要特点是截面形状为H型，具有较高的强度和刚度，可以承受较大的荷载，同时具有良好的可焊性和耐腐蚀性。

二、热轧H型钢材质成分热轧H型钢材质主要由碳素、硅、锰、硫和磷等元素组成。

其中碳素是最主要的元素，其含量在0.14%~0.22%之间。

硅和锰是增加强度和韧性的关键元素，硫和磷则是有害元素，会降低钢材的可焊性和耐腐蚀性。

三、热轧H型钢材质机械性能1. 强度：热轧H型钢的屈服强度一般为235MPa~355MPa之间，抗拉强度一般为400MPa~540MPa之间。

2. 延展性：热轧H型钢具有较好的延展性，其断面收缩率一般在25%~30%之间。

3. 韧性：热轧H型钢具有较好的韧性，能够在受到冲击或振动荷载时不易断裂。

四、热轧H型钢材质表面处理热轧H型钢的表面处理主要包括酸洗和喷漆两种方式。

酸洗可以去除钢材表面的氧化皮和锈蚀物，使其表面更加光滑、平整，并提高其耐腐蚀性。

喷漆则可以起到保护钢材表面、延长使用寿命的作用。

五、热轧H型钢材质规格热轧H型钢的规格一般按照截面尺寸来分类，主要有100*100mm、125*125mm、150*150mm等多种规格可供选择。

同时，根据不同的需求和应用场合，还可以定制出特殊规格的热轧H型钢。

六、热轧H型钢材质应用领域1. 建筑领域：热轧H型钢广泛应用于建筑结构中，如楼梯扶手、屋顶框架、钢结构房屋等。

2. 桥梁领域：热轧H型钢也是桥梁建设中的重要材料，常用于制作桥墩、横梁、支撑等部件。

3. 机械制造领域：热轧H型钢还可以用于制作各种机械设备的零部件，如轴承座、齿轮、传动轴等。

七、热轧H型钢材质的优缺点1. 优点：热轧H型钢具有强度高、刚度大、可焊性好等特点，适用于承受大荷载和复杂应力状态下的结构设计。

2. 缺点：热轧H型钢的成本较高，且在使用过程中容易出现腐蚀问题，需要进行表面处理和防护措施。

《一种含V和Nb高氮CrMn奥氏体不锈钢的热变形行为与组织特性研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，不锈钢因其优异的耐腐蚀性、高强度和良好的加工性能，在众多领域得到了广泛应用。

其中，CrMn奥氏体不锈钢以其优良的韧性和延展性而备受关注。

本文针对一种含V（钒）和Nb（铌）的高氮CrMn奥氏体不锈钢，对其热变形行为与组织特性进行了深入研究。

二、材料与方法1. 材料制备本研究所用材料为一种含V和Nb的高氮CrMn奥氏体不锈钢。

通过真空感应熔炼炉制备出铸锭，然后进行均匀化处理和热轧制，最终得到所需厚度的钢板。

2. 实验方法采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等设备，对钢板的热变形行为和组织特性进行观察和分析。

同时，利用热模拟机对钢板进行热处理，并记录其热变形过程中的温度、应力和应变等参数。

三、热变形行为研究1. 热变形过程中的组织演变在热变形过程中，随着温度的升高和应变的增加，钢的组织结构发生了明显变化。

高温下，V和Nb元素的析出促进了晶界的形成，有利于消除内部的残余应力。

此外，由于V和Nb元素的加入，形成了更为均匀的晶粒分布和较小的晶粒尺寸。

2. 热变形过程中的力学性能变化在热变形过程中，钢的力学性能发生了显著变化。

随着温度的升高和应变的增加，钢的屈服强度和抗拉强度逐渐降低，而延伸率则逐渐增加。

这表明该钢在高温下具有良好的塑性和韧性。

四、组织特性研究1. 显微组织观察通过金相显微镜和扫描电子显微镜观察钢的显微组织，发现其具有典型的奥氏体结构。

同时，由于V和Nb元素的加入，钢中形成了大量的析出物和细小的颗粒状结构，这些结构对钢的力学性能和耐腐蚀性具有重要影响。

2. 晶粒大小与相结构分析通过X射线衍射仪对钢的晶粒大小和相结构进行分析，发现其具有较小的晶粒尺寸和较为稳定的相结构。

V和Nb元素的加入有利于形成均匀、稳定的相结构，从而提高钢的力学性能和耐腐蚀性。

五、结论本研究针对一种含V和Nb的高氮CrMn奥氏体不锈钢的热变形行为与组织特性进行了深入研究。

热轧h型钢设计应用手册2024热轧H型钢是一种常用于建筑结构和工程建设中的材料，具有优良的承载能力和稳定性。

本文将围绕着热轧H型钢的设计应用手册2024展开深入研究，探讨其在工程实践中的应用和设计原则。

首先，我们将介绍热轧H型钢的基本原理和结构特点。

热轧H型钢是一种具有H型截面的热轧钢材，其工作原理是通过将材料在高温状态下进行轧制，使其形成H型截面，从而提高了钢材的承载能力和抗压性能。

在设计应用手册2024中，对热轧H型钢的截面尺寸、材质要求等都有详细规定，设计人员在设计过程中要严格按照手册要求进行。

其次，我们将探讨热轧H型钢在工程建设中的应用实践。

热轧H型钢在建筑结构中广泛应用，如桥梁、大跨度构筑物、高层建筑等。

通过合理设计和选用适当的热轧H型钢材料，可以有效提高工程的结构稳定性和整体承载能力。

在实际应用中，设计人员还需考虑热轧H型钢与其他材料的连接方式、防腐蚀处理等因素，以确保工程的安全可靠性。

接下来，我们将深入分析热轧H型钢设计应用手册2024中的设计原则和规范要求。

设计人员在进行热轧H型钢结构设计时，需遵循手册中的规范要求，如受力分析、承载能力计算、连接设计等。

通过对规范要求的深入理解和实际操作，设计人员可以更好地应用热轧H型钢材料，确保工程的安全性和稳定性。

最后，我们将总结热轧H型钢设计应用手册2024的重要性和必要性。

热轧H型钢作为一种重要的建筑材料，其设计应用手册对于规范和指导热轧H型钢结构设计具有重要意义。

设计人员在进行工程设计时，应深入研究手册内容，遵循规范要求，确保工程的质量和安全性。

梳理一下本文的重点，我们可以发现，热轧H型钢设计应用手册2024是设计热轧H型钢结构的重要参考资料，设计人员应结合实际应用情况，深入研究手册内容，合理应用热轧H型钢材料，确保工程的质量和安全性。

通过不断学习和实践，提升设计人员的专业水平和设计能力，为工程建设提供更加稳定和可靠的支持。

《耐酸耐候用热轧钢板和钢带》标准编制说明一、任务来源本文件由中国特钢企业协会提出并归口，冶金工业规划研究院作为标准组织协调单位。

根据中国特钢企业协会团体标准化工作委员会团体标准制修订计划，由上海梅山钢铁股份有限公司、冶金工业规划研究院等单位共同参与起草，计划于2024年一季度前完成《耐酸耐候用热轧钢板和钢带》标准的制定工作。

二、制定本文件的目的和意义耐酸耐候钢广泛应用于冶金、能源电力、石油化工等领域，是热交换器、省煤器、集尘器、空气预热器、蒸发器、烟道等烟气处理系统，以及烧结机头电除尘、炉顶煤气升降管、高炉水渣料斗、烧结机环冷改造、脱硫吸收塔、转炉煤气柜等冶金工程项目中重要的基础原材料。

其良好的耐硫酸露点腐蚀性能，延长设备使用寿命或维修更换的时间间隔，有效节约原材料资源，取得较为显著的经济效益。

梅山钢铁是行业内耐酸耐候用热轧钢板和钢带领域旗舰生产企业，自2009年研制生产以来，先后开发出BNS440、09CrCUSb等钢种应用于冶金、电力等领域具有耐酸需求的生产设施建设。

2022年宝钢股份宝山基地、梅山基地成功开发新一代高耐蚀钢，Q350AW、Q450AW.Q550AW、Q600AW.Q700AW等品种相继问世，产品耐蚀性能、焊接性能得到进一步强化，抗腐蚀能力与普通钢材产品相比提高2〜8倍。

梅钢该产品系列2022年产量9147吨、2023年1~9月产量为8778吨（预计年产量11700吨）。

目前行业市场正规采用耐酸钢产品需求量约15万吨/年，梅钢市场占有率约7.8%,处于行业领先水平。

随着双碳战略推进及各下游行业用钢水平高端化发展，预计国内潜在年需求量可增加至200-300万吨。

较好的产品性能进一步扩展钢板和钢带应用领域，目前该产品已实现运煤铁道货车车厢、环卫车车厢生产制造用钢的批量化供货。

但在标准化领域，现行国家标准GB/T28907—2021《耐硫酸露点腐蚀钢板和钢带》仅包含Q235NS、Q355NS、Q420NS>Q460NS等4个强度级别，产品牌号覆盖不全，化学成分波动较大，力学性能、工艺性能技术指标基础通用，一般仅作为产品质量底线要求，无法有效指导新产品生产销售及使用，使得生产企业与下游客户生产贸易中，多采用技术协议进行供货。

G115马氏体耐热钢铸钢的组织与性能研究G115马氏体耐热钢铸钢的组织与性能研究摘要：G115马氏体耐热钢铸钢是一种重要的高温材料，具有良好的耐热性能和机械性能，广泛应用于航空航天、石油化工等领域。

本文通过对G115马氏体耐热钢铸钢的组织和性能进行研究，分析了其微观组织特征、相变行为以及其对力学性能的影响。

结果表明，G115马氏体耐热钢铸钢具有较细小的颗粒状渗碳体和马氏体组织，同时具备较高的强度和韧性。

1. 引言G115马氏体耐热钢铸钢是一种高温耐热材料，其具有出色的抗氧化性能、耐高温性能和机械性能，被广泛应用于航空航天、石油化工等领域。

然而，由于其昂贵的原材料和复杂的工艺要求，使得G115马氏体耐热钢铸钢的生产成本较高。

因此，深入研究其组织特征和性能，优化制造工艺对于提高其综合性能具有重要意义。

2. 实验方法采用传统的冶金学方法制备G115马氏体耐热钢铸钢试样，包括选材、熔炼、浇铸等过程。

然后对试样进行真空热处理，并通过金相显微镜观察其显微组织特征。

同时，使用X射线衍射仪对组织中夹杂物的相类型进行鉴定，并使用扫描电子显微镜观察其形貌特征。

最后，使用万能试验机对试样的力学性能进行测试。

3. 结果与讨论经过热处理后，G115马氏体耐热钢铸钢的组织呈现出颗粒状渗碳体和马氏体结构。

颗粒状渗碳体主要由碳化钛和碳化钒组成，其分布均匀，颗粒尺寸较小。

马氏体组织为细小均匀的板条状，具有良好的力学性能。

通过X射线衍射仪的分析结果，确定了渗碳体的相类型为碳化钛和碳化钒。

扫描电子显微镜的观察结果表明，渗碳体呈现出典型的颗粒状结构，尺寸约为1-5μm。

此外，还观察到了一些小型夹杂物，主要为硅酸盐和氧化物等。

力学性能测试结果显示，G115马氏体耐热钢铸钢具有较高的强度和韧性。

其屈服强度达到了600 MPa，延伸率在12-15%之间。

这得益于其均匀的颗粒状渗碳体和细小均匀的马氏体组织。

4. 结论通过对G115马氏体耐热钢铸钢的组织与性能进行研究，得出以下结论：1) G115马氏体耐热钢铸钢具有较细小的颗粒状渗碳体和马氏体组织。

首钢热轧双相钢热轧工艺与组织性能分析一、引言介绍首钢热轧双相钢的发展背景和重要性，概述本文的研究内容和目的。

二、首钢热轧双相钢的工艺流程阐述首钢热轧双相钢的工艺流程包括原材料选择、钢种设计、热轧工艺和组织调控等步骤。

三、首钢热轧双相钢的组织性能分析分析首钢热轧双相钢的微观组织特征和宏观力学性能，包括相结构、晶粒尺寸、硬度、延展性、强度等方面的性能。

四、影响首钢热轧双相钢制备的关键因素探讨影响首钢热轧双相钢制备的关键因素，如热轧温度、保温时间、压下量、冷却速率等因素，并分析其对钢材机械性能和组织性能的影响。

五、未来发展方向总结首钢热轧双相钢的制备工艺和组织性能分析研究，探讨该材料的未来发展方向和研究方向。

六、结论总结研究内容，强调首钢热轧双相钢的重要性和应用前景，并提出未来研究的建议和展望。

第一章：引言随着工业化进程的加速，汽车、航空、建筑等领域的应用需求不断增长，对结构性能高、形变加工性能好的材料提出了新的要求。

金属材料作为重要的工程材料之一，在工业应用中起到了不可替代的作用。

例如，高速列车、飞机和大型机械设备等领域都需要使用高强度、高韧性、高延展性的金属材料。

因此，针对这些应用需求，双相钢在工业制造过程中的应用越来越受到关注。

首钢热轧双相钢是一种具有高强度、优异韧性和良好延展性的金属材料，已经成为目前国内外应用广泛的一种材料。

双相钢的关键特点在于它具有不同的组织结构，即含有相似或不同的珠光体相和铁素体相。

这使双相钢有着更高的强度和韧性，同时也具有较好的延展性，能够满足结构安全性和产品质量的需求。

然而，要想使这种材料具有最佳的性能和应用效果，需要与其制备工艺和组织性能相结合的深入分析。

因此，本文旨在对首钢热轧双相钢的制备工艺和组织性能进行分析，并总结其未来发展的方向。

本文的研究内容涵盖了首钢热轧双相钢的工艺流程、组织性能分析、影响制备工艺的关键因素以及未来的发展方向。

这些研究内容将为双相钢的制备和应用提供重要参考，为推动材料技术的进步做出贡献。

ICSJG建筑用热轧H型钢和剖分T型钢Hot rolled H and cut T section steel for civil engineering××××－××－××发布××××－××－××实施中华人民共和国住房和城乡建设部发布目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 牌号、代号及标记 (1)4 订货内容 (2)5 尺寸、外形、重量及允许偏差 (2)6 技术要求 (7)7 试验方法 (8)8 检验规则 (8)9 包装、标志及质量证明书 (8)附录A(资料性)建筑用热轧H型钢板件宽厚比对照设计规范情况 (9)前言本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》和GB/T20001.10 -2014《标准编写规则第10部分：产品标准》给出的规则起草。

本文件由住房和城乡建设部标准定额研究所提出。

本文件由住房和城乡建设部建筑制品与构配件产品标准化技术委员会归口。

本文件负责起草单位：中冶建筑研究总院有限公司本文件参加起草单位：本文件主耍起草人:建筑用热轧H型钢和剖分T型钢1 范围本文件规定了建筑工程用热轧H型钢和由热轧H型钢剖分的T型钢的分类及牌号，订货内容，尺寸、外形、重量及允许偏差，技术要求，试验方法，检验规则，包装，标志及质量证明书。

本文件适用于建筑工程用热轧H型钢（以下简称建筑用H型钢）和由热轧H型钢剖分的T型钢（以下简称建筑用T型钢）。

2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 222 钢的成品化学成分允许偏差GB/T 228.1 金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法GB/T 229 金属材料夏比摆锤冲击试验方法GB/T 232 金属材料弯曲试验方法GB/T 700 碳素结构钢GB/T 1591 低合金高强度结构钢GB/T 2101 型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定GB/T 2975 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备GB/T 4171 耐候结构钢GB/T 4336 碳索钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法(常规法)GB/T 11263 热轧H型钢和剖分T型钢GB/T 19879 建筑结构用钢板GB/T 20066 钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法YB/T 4831 厚度方向性能热轧H型钢YB/T 4832 重型热轧H型钢3 牌号、代号及标记3.1 牌号建筑用H型钢和T型钢按照牌号可采用Q235、Q355/Q345、Q390、Q420和Q460，如用途和环境有特殊要求也可采用符合规范的其它牌号。

h型钢热处理以h型钢热处理为标题，我们来探讨一下h型钢的热处理过程以及其对材料性能的影响。

一、h型钢的热处理简介热处理是通过控制材料的加热和冷却过程，改变材料的组织结构和性能的一种方法。

对于h型钢而言，热处理可以改善其力学性能、耐候性和抗腐蚀性能。

二、热处理工艺1. 加热将h型钢加热到适当的温度，通常采用电阻加热炉或气体加热炉。

加热温度的选择要根据钢材的成分、形状和要求的性能来确定。

2. 保温在达到适当的加热温度后，需要保持一定的保温时间，以保证钢材内部的温度均匀分布，并使其达到所需的组织结构。

3. 冷却冷却是热处理中非常重要的一步，冷却速度的选择会直接影响到钢材的组织结构和性能。

常用的冷却方法有水淬、油淬和空冷等。

不同的冷却速度会产生不同的组织结构，从而影响到钢材的硬度、韧性和耐腐蚀性。

三、热处理对h型钢的影响1. 组织结构热处理可以改变h型钢的组织结构，进而影响到其力学性能。

通过热处理，可以使钢材中的晶粒细化，提高其强度和韧性。

2. 硬度热处理可以提高h型钢的硬度，使其更加耐磨、耐腐蚀。

3. 韧性适当的热处理可以提高h型钢的韧性，使其具有更好的抗冲击性和抗震性能。

4. 耐候性热处理可以改善h型钢的耐候性，提高其抗氧化和抗腐蚀性能。

5. 尺寸稳定性通过热处理，可以减小h型钢的尺寸变化，提高其尺寸稳定性。

四、热处理的应用h型钢广泛应用于建筑、桥梁、机械制造等领域。

热处理可以使h 型钢具有更好的力学性能和耐候性，提高其在工程中的使用寿命和安全性能。

总结：通过对h型钢的热处理，可以改善其组织结构，提高其硬度、韧性、耐候性和尺寸稳定性。

这为h型钢在建筑、桥梁、机械制造等领域的应用提供了技术支持。

在实际生产中，我们应根据具体的需求和要求，选择适当的热处理工艺，以达到最佳的材料性能。

《高强高塑性中锰钢组织和性能调控研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，对材料性能的要求越来越高。

中锰钢作为一种重要的金属材料，具有较高的强度和塑性，广泛应用于汽车、机械制造、建筑等领域。

然而，如何进一步优化中锰钢的组织和性能，提高其综合性能，一直是材料科学领域的研究热点。

本文以高强高塑性中锰钢为研究对象，重点探讨其组织和性能的调控方法及机制。

二、中锰钢的成分与组织中锰钢的成分主要包括铁、锰、碳等元素。

其中，锰元素的含量对中锰钢的性能具有重要影响。

中锰钢的组织主要由铁素体、渗碳体及其他合金相组成。

铁素体是中锰钢的主要组成部分，对材料的强度和塑性起着重要作用。

渗碳体和其他合金相的含量和分布则影响着材料的力学性能、耐腐蚀性能等。

三、高强高塑性中锰钢的组织调控（一）合金元素调控合金元素的含量和种类对中锰钢的组织和性能具有重要影响。

通过调整合金元素的含量，可以优化中锰钢的相组成和微观结构，从而提高其强度和塑性。

例如，增加锰元素的含量可以提高材料的韧性，而适量的碳元素则有助于提高材料的强度。

（二）热处理工艺调控热处理工艺是调控中锰钢组织和性能的重要手段。

通过合理的热处理工艺，可以优化材料的相组成、晶粒尺寸和微观结构，从而提高材料的综合性能。

常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等。

（三）变形工艺调控变形工艺对中锰钢的组织和性能也具有重要影响。

通过控制变形程度、变形温度和变形速度等参数，可以改变材料的晶粒尺寸、位错密度和亚结构等，从而优化材料的力学性能。

常见的变形工艺包括轧制、锻造、挤压等。

四、高强高塑性中锰钢的性能调控（一）力学性能调控通过调整合金元素含量、热处理工艺和变形工艺等手段，可以优化中锰钢的力学性能，提高其强度和塑性。

例如，通过合理的热处理工艺，可以使材料获得较高的抗拉强度和屈服强度；通过控制变形工艺，可以提高材料的延伸率和冲击韧性等。

（二）耐腐蚀性能调控中锰钢的耐腐蚀性能也是其重要的性能指标之一。

２０２１年４月第２期第４６卷昆明理工大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ａｐｒ．２０２１Ｎｏ ２Ｖｏｌ ４６ｄｏｉ：１０．１６１１２／ｊ．ｃｎｋｉ．５３－１２２３／ｎ．２０２１．０２．０３高强耐蚀钛合金热轧板材的组织与性能肖　寒，丁　平，谭　聪，张宏宇，黄海广（昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明６５００９３）摘要：以两种新型高强耐蚀钛合金为研究对象，将经过三次ＶＡＲ炉熔炼和开坯锻造的锻坯热轧成钛合金板材，比较二者在相同工艺下板材的组织和性能．结果表明：经开坯锻造以及轧制等大塑性变形后，Ｔｉ５５３和Ｔｉ５５２钛合金的片状α相集束发生了断裂、弯曲和重组，组织得到细化，呈无规律状分布．Ｔｉ５５２钛合金的强度、硬度和延伸率均较Ｔｉ５５３钛合金高，Ｔｉ５５２钛合金板材的断裂方式为韧性断裂，Ｔｉ５５３钛合金板材的断裂方式为韧性和准解理混合型断裂．Ｔｉ５５２钛合金的腐蚀电流密度最小，腐蚀电位最大且静态腐蚀速率最低，其耐腐蚀性能较优．关键词：钛合金；热轧；微观组织；力学性能；腐蚀性能中图分类号：ＴＧ１４６．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７－８５５Ｘ（２０２１）０２－００２１－０８收稿日期：２０２０－０６－２３基金项目：云南省重大科技专项计划（２０２００２ＡＢ０８０００１－３，２０１８ＺＥ００２）；国家重点研发计划（２０１６ＹＦＢ０３０１２０２）作者简介：肖寒（１９８１－），男，博士，教授，博士生导师．主要研究方向：钛合金塑性成形．Ｅ－ｍａｉｌ：ｋｍｘｈ＠ｋｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨｉｇｈ－ＳｔｒｅｎｇｔｈＣｏｒｒｏｓｉｏｎ－ＲｅｓｉｓｔａｎｔＴｉｔａｎｉｕｍＡｌｌｏｙＨｏｔ－ｒｏｌｌｅｄＳｈｅｅｔＸＩＡＯＨａｎ，ＤＩＮＧＰｉｎｇ，ＴＡＮＣｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＨｏｎｇｙｕ，ＨＵＡＮＧＨａｉｇｕａｎｇ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００９３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｗｏｎｅｗｔｙｐｅｓｏｆｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅｕｓｅｄａｓｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｓ．ＴｈｅｆｏｒｇｉｎｇｂｉｌｌｅｔｓａｆｔｅｒｔｈｒｅｅＶＡＲｆｕｒｎａｃｅｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｂｌａｎｋｆｏｒｇｉｎｇａｒｅｈｏｔｒｏｌｌｅｄｉｎｔｏｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓｈｅｅｔｓ，ａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏｓｈｅｅｔｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｆｔｅｒｌａｒｇｅｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｈａｍｍｅｒｃｏｇｇｉｎｇａｎｄｒｏｌｌｉｎｇ，ｔｈｅｓｈｅｅｔ－ｌｉｋｅα－ｐｈａｓｅｂｕｎｄｌｅｓｏｆＴｉ５５３ａｎｄＴｉ５５２ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓａｒｅｆｒａｃｔｕｒｅｄ，ｂｅｎｔ，ａｎｄｒｅｏｒｇａｎｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｒｅｆｉｎｅｄａｎｄｉｒ ｒｅｇｕｌａｒｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ．Ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｅｌｏｎｇａｔｉｏｎｏｆＴｉ５５２ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙａｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＴｉ５５３ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ．ＴｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｄｅｏｆＴｉ５５２ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓｈｅｅｔｉｓｄｕｃｔｉｌｅｆｒａｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅＴｉ５５３ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓｈｅｅｔｉｓｍｉｘｅｄｄｕｃｔｉｌｅａｎｄｑｕａｓｉ－ｃｌｅａｖａｇｅｆｒａｃｔｕｒｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｏｆＴｉ５５２ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｉｓｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔａｎｄｔｈｅｓｔａｔｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｉｓｔｈｅｌｏｗｅｓｔ，ｉｔｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｓｂｅｔｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ；ｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ０引言能源是人类生存和经济持续发展的物质基础，但随着世界经济的高速发展，能源短缺、生态恶化、环境污染等问题越来越严重，能源供需矛盾现象也愈发突出．海洋资源的开发利用已经成为世界上各个国家的重点战略目标，而海洋工程的顺利开展离不开先进的高性能海洋工程装备，因此海洋装备材料的研究也愈发重要［１－４］．钛及钛合金材料以其较高的比强度、优异的耐腐蚀性、良好的焊接性能等一系列突出优昆明理工大学学报（自然科学版） 第４６ 卷点［５－６］，在各种海洋环境中均具有广泛的适用性［７－８］．目前，海洋用耐蚀钛合金存在强度偏低、抗油气腐蚀较差、刚性不足，冷成型时合金的回弹明显，加工难度较大，生产成本偏高等问题［９－１０］．随着我国海洋强国战略的实施，急需要开发应用于海洋工程装备、先进船舶装备等领域的新型高强耐蚀钛合金材料［１１］．杨健等［１２］针对经三次真空自耗熔炼的ＴＡ１５钛合金铸锭，研究了不同的轧制工艺对其薄板组织和力学性能的影响，发现经过均匀化处理后换向进行包覆叠轧得到的ＴＡ１５钛合金薄板，其横、纵方向的力学性能均匀，显微组织均匀细小，各向异性的差异也最小．孙虎代等［１３］针对真空自耗电弧炉生产的ＴＡ５钛合金铸锭，研究了不同轧制温度变化对其棒材组织和性能的影响，在β转变温度以下进行热轧均能得到等轴α组织，且抗拉强度随轧制温度的升高而降低；在β转变温度进行热轧能得到片状α相和少量等轴α相，其冲击性能较高．郝晓博等［１４］将三次真空熔炼生产的ＴＡ５钛合金铸锭经开坯锻造后进行轧制，研究了热叠轧和多道次冷轧工艺对其板材组织与性能的影响．结果表明，热叠轧工艺生产的ＴＡ５薄板存在尺寸较大的变形α相．多道次冷轧工艺生产的ＴＡ５薄板具有优异的综合性能，其塑性、强度和冷弯性能均优于热叠轧工艺．王新等［１５］通过优化两次真空自耗炉熔炼的Ｔｉ５５钛合金铸锭的轧制工艺，得到显微组织十分均匀，室温和高温性能均优异，晶粒特细的超塑性板材．李瑞等［１６］将经过三次真空自耗电弧炉熔炼的ＴＣ４ＥＬＩ钛合金铸锭，采用三种轧制工艺制备板材，并分析了不同的轧制工艺对ＴＣ４ＥＬＩ宽幅厚板材组织和性能的影响．结果表明，三种轧制工艺制备的板材组织是变形魏氏组织、网篮组织以及等轴组织．等轴组织由于具有初生α相可以产生较均匀的应变，故而塑性良好；魏氏组织中的片状α束域取向不同导致裂纹扩展路径曲折，故而韧性较高；而网篮组织的强韧性匹配最佳，从而可以根据海用钛合金的具体工况条件，优选出与其性能相匹配的轧制工艺．本文以两种新型耐蚀钛合金为研究对象，对其三次ＶＡＲ炉熔炼、开坯锻造，并热轧成板材，比较相同成形工艺两种新型耐蚀钛合金板材组织和性能，以期找到组织和性能较优的耐蚀钛合金，为开发应用于海洋工程装备领域的新型高强耐蚀钛合金材料提供参考．１实验实验材料为两种高强耐蚀钛合金，其名义成分分别为Ｔｉ－５．５Ａｌ－３．０Ｚｒ－１．５Ｓｎ－０．３Ｍｏ－０．５Ｎｂ（简称Ｔｉ５５３）、Ｔｉ－５．５Ａｌ－２．０Ｚｒ－１．５Ｓｎ－０．５Ｍｏ－１．５Ｎｂ（简称Ｔｉ５５２），采用三次真空自耗电弧熔炼后得到钛合金铸锭，而后进行开坯锻造、机加工，最后热轧成板材，实测两种钛合金板材的化学成分如表１所示．热轧工艺为将钛合金坯料加热至９６０℃保温６０ｍｉｎ后采用两辊可逆轧机进行一火热轧，压下率为６８．２％；一火轧制结束后，回炉加热至９５０℃保温３０ｍｉｎ，长宽换向然后进行二火热轧，压下率为５７．１％；将二火轧制板材再回炉加热至９４０℃保温２０ｍｉｎ，进行三火轧制，最终轧至厚度８ｍｍ，压下率为４６．７％，热轧板材的终轧温度为８２０℃，三火热轧结束后板材空冷至室温．表１　热轧钛合金板材的化学成分（质量分数）Ｔａｂ．１　Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｈｏｔ－ｒｏｌｌｅｄｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓｈｅｅｔ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ）％ＥｌｅｍｅｎｔＴｉＡｌＺｒＳｎＭｏＮｂＣＯＮＴｉ５５３Ｂａｌ．５．６０２．９０１．３８０．３００．４６０．０１９０．０８２０．０１１Ｔｉ５５２Ｂａｌ．５．５７２．１４１．４６０．４５１．３８０．０１６０．０７８０．０１４ 从钛合金板材上切取１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍ的金相试样，对其研磨并抛光，然后用体积比（ＨＦ∶ＨＮＯ３∶Ｈ２Ｏ＝１∶２∶７）的Ｋｒｏｌｌ试剂腐蚀，采用ＮｉｋｏｎＥＣＬＩＰＳＥＭＡ２００倒置金相显微镜观察钛合金板材的金相组织，用Ｉｍａｇｅ－ＰｒｏＰｌｕｓ软件计算α相体积分数．采用ＰＡＮａｙｌｔｉｃａｌＥｍｐｙｒｅａｎＸ射线衍射仪分析钛合金热轧板材物相，采用Ｃｕ靶Ｋα辐射源，扫描速率为１０°／ｍｉｎ．钛合金单向拉伸性能采用ＳＨＴ４６０５微机控制电液伺服万能试验机测试，拉伸试样尺寸如图１所示，拉伸速率为１０ｍｍ／ｍｉｎ，并用ＺＥＩＳＳＥＶＯ１８扫描电镜分析试样断口形貌．采用ＴＨ３２０型洛氏硬度计测试钛合金板材洛氏硬度，测试条件为：加载力１５０ｋｇｆ、保持时间１０ｓ，每个试样测试五个点，取平均值作为其洛氏硬度值．钛合金板材动电位极化曲线采用三电极体２２第２期 肖　寒，丁　平，谭　聪，等： 高强耐蚀钛合金热轧板材的组织与性能系电化学试验测试，钛合金板材为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂片为辅助电极，质量分数为３．５％的ＮａＣｌ溶液作为腐蚀液，起扫电位为－１．５Ｖ，终止电位为２．０Ｖ，扫描速率为０．００１Ｖ／ｓ．钛合金板材浸泡腐蚀性能测试试样的尺寸为１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍ，腐蚀介质为质量分数３．５％的ＮａＣｌ，实验温度为（２５±２）℃，浸泡腐蚀时间为７２０ｈ，腐蚀速率采用下式计算：Ｒ＝（８．７６×１０４×（Ｗ－Ｗｔ））／ＳＴＤ（１）式中：Ｒ表示腐蚀速率，ｍｍ／ａ；Ｗ表示浸泡前的试样质量，ｇ；Ｗｔ表示浸泡后的试样质量，ｇ；Ｓ表示试样的总表面积，ｃｍ２；Ｔ表示实验时间，ｈ；Ｄ表示试样的密度，ｇ／ｃｍ３．图１　拉伸试样尺寸图Ｆｉｇ．１　Ｔｅｎｓｉｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｚｅ２结果与讨论２．１高强耐蚀钛合金热轧板材显微组织Ｔｉ５５３钛合金热轧板材的显微组织如图２所示．由图２（ａ）和２（ｂ）可知，其纵截面和横截面的显微组织主要以α相（灰色区域）为主，少量的β相（黑色细条状）弥散分布于其中，经过计算图２（ａ）中α相体积分数约为８８．７０％．由于板材经过开坯锻造和轧制，铸态组织中平行α相在塑性变形过程中发生弯曲、扭曲和破碎，组织细化，且呈无规律状分布．图２（ｃ）中轧制面的扫描电镜组织，其中黑色区域为α相，灰白色星点状和细条状为β相，α相和β相分布相对均匀，呈现弥散分布． （ａ）纵截面 （ｂ）横截面 （ｃ）轧制面ＳＥＭ图２　Ｔｉ５５３钛合金热轧板材显微组织Ｆｉｇ．２　ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｉ５５３ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｈｏｔ－ｒｏｌｌｅｄｓｈｅｅｔｓＴｉ５５２钛合金热轧板材的显微组织如图３所示．由图３（ａ）和３（ｂ）可知，其纵截面和横截面的显微组织同样以α相（灰色区域）为主，但β相（黑色细条状）明显较多，经过计算图３（ａ）中α相体积分数约为８３．５４％．由于板材在轧制前经过开坯锻造工艺，其组织发生了一定的变形，而铸态组织中片状的α相被破碎，导致其呈无规律状分布．此外，组织中还分布着少量的等轴α相，表明板材在热轧过程中发生了动态再结晶．在图３（ｃ）轧制面的扫描电镜组织中，主要由片状α相构成，还有部分β转变组织弥散分布在其中．图４为高强耐蚀钛合金热轧板材的ＸＲＤ图谱．由β相以非扩散转变而形成的过饱和非平衡六方结构的马氏体α′与α相的衍射峰完全重合，难以区分．因此，六方马氏体α′的形核与消失往往需要结合金相组３２昆明理工大学学报（自然科学版） 第４６卷 （ａ）纵截面 （ｂ）横截面 （ｃ）轧制面ＳＥＭ图３　Ｔｉ５５２钛合金热轧板材显微组织Ｆｉｇ．３　ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｉ５５２ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｈｏｔ－ｒｏｌｌｅｄｓｈｅｅｔｓ织形貌做进一步的分析确定．由图４可知，两种高强耐蚀钛合金热轧板材的物相均以α／α′－Ｔｉ和β－Ｔｉ为主，其中α／α′－Ｔｉ物相较多，β－Ｔｉ和α／α′－Ｔｉ共同构成了３８．６°的最高衍射峰，此外在８２．２°还存在一个较小的β－Ｔｉ衍射峰．通过对比各高强耐蚀钛合金板材的衍射强度发现，Ｔｉ５５２钛合金在３８．６°的衍射峰强度略高于Ｔｉ５５３钛合金．图４　高强耐蚀钛合金热轧板材ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ．４　ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｏｆｈｏｔｒｏｌｌｅｄｓｈｅｅｔｓｏｆｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ２．２高强耐蚀钛合金热轧板材力学性能分析２．２．１热轧板材拉伸真应力－应变曲线分析在钛合金的拉伸变形过程中，试样的截面积与长度在不断发生着变化，为了获得拉伸过程真实的变形特征，故按真应力和真应变来进行分析．真应力－应变曲线能真实的反映变形过程中，随着变形量的增大，材料性质的变化．钛合金板材室温拉伸真应力－应变曲线如图５所示，真应力－应变曲线呈现为弹塑性类型的特征．由于钛合金具有不可逆的塑性变形能力，在弹性变形后存在一个均匀变形的阶段，这表明塑性变形需要不断增加外力才能继续进行，即材料具有应变硬化性能，在应力应变曲线中表现为一段光滑的抛物线．由图５可知，钛合金试样在拉伸过程中的屈服阶段不是很明显，试样断裂处颈缩现象也不明显，其真应变均在２％以内．Ｔｉ５５２钛合金热轧板材具有较高的真应力以及真应变，而Ｔｉ５５３的真应力和真应变偏小．４２第２期 肖　寒，丁　平，谭　聪，等： 高强耐蚀钛合金热轧板材的组织与性能２．２．２热轧板材拉伸性能分析热轧钛合金板材的力学性能一般受纤维组织、织构、集束和亚结构等因素的影响．两种高强耐蚀钛合金的室温力学性能如图６所示，Ｔｉ５５３钛合金板材的抗拉强度、屈服强度以及断后延伸率分别为９６６ＭＰａ、８４４ＭＰａ和４．０％．Ｔｉ５５２钛合金板材的抗拉强度、屈服强度以及断后延伸率分别为１００１ＭＰａ、８４２ＭＰａ和５．５％．由图６可以看出，Ｔｉ５５２钛合金板材抗拉强度和屈服强度较高，其原因是组织中含有大量的β转变组织，使得合金的强度较高．此外，由于Ｔｉ５５２钛合金的金相组织存在部分等轴α相，因此，拉伸变形后其断后延伸率较高，表明其塑性较高．屈服强度是代表抵抗微量塑性变形的能力，其实质就是在外力作用下金属材料对位错运动的抵抗力，而二者的屈服强度相差并不大．综上，Ｔｉ５５２钛合金的强度和断后延伸率均高于Ｔｉ５５３钛合金，也即该合金的强度和塑性均好，因此，Ｔｉ５５２钛合金具有最佳的综合力学性能．图５　钛合金板材拉伸真应力－真应变曲线Ｆｉｇ．５　Ｔｒｕｅｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓｈｅｅｔｓ图６　高强耐蚀钛合金力学性能Ｆｉｇ．６　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ２．２．３热轧板材断口形貌分析为了研究两种高强耐蚀钛合金室温拉伸试样的断裂机制，对其拉伸试样的断口进行扫描电镜分析，图７为高强耐蚀钛合金试样的室温拉伸断口形貌．由图７可知，两种高强耐蚀钛合金板材的断口均存在大小不一的韧窝．在拉应力作用下，位错运动导致显微空洞形成与长大，并形成大小不等的韧窝，其大小和深度主要受材料的内部夹杂和第二相颗粒大小的影响，韧窝大小、深浅、密集程度反映了材料塑性的优与差．如若材料的塑性较差，则形成韧窝小而浅，甚至无韧窝形貌出现；如若材料的塑性较好，则形成的韧窝又大又深．一般而言，小韧窝可能是拉伸过程β晶粒或者片状α相断裂而形成的，而宽大韧窝则可能是拉伸过程α集束或等轴α晶粒断裂后形成的．图７（ａ）中，Ｔｉ５５３钛合金板材的拉伸断口形貌中韧窝小而少，深度较浅，局部区域存在清晰可见的裂纹．此外，还有少量的解离平台和撕裂棱分布于其中，其断裂方式应为韧性和准解理混合型断裂，其塑性较低，所以其延伸率较小．图７（ｂ）中，Ｔｉ５５２钛合金板材的拉伸断口形貌韧窝较大且深度较深，但其数量偏少，断裂方式应为韧性断裂，其塑性偏低．综上所述，Ｔｉ５５３钛合金板材的断裂方式应为韧性和准解理混合型断裂，Ｔｉ５５２钛合金板材的断裂方式均为韧性断裂．２．２．４热轧板材洛氏硬度分析图８为高强耐蚀钛合金热轧板材的洛氏硬度值．从图８可以看出，Ｔｉ５５２钛合金热轧板材的洛氏硬度值略高，为２９．２２ＨＲＣ；Ｔｉ５５３钛合金热轧板材的洛氏硬度值较低，其值为２８．６８ＨＲＣ，这与其各自的强度相对应．Ｔｉ５５２钛合金的组织中含有大量的β转变组织，细小的片状或针状次生α相弥散分布于β相中，５２昆明理工大学学报（自然科学版） 第４６卷（ａ）Ｔｉ５５３ （ｂ）Ｔｉ５５２图７　钛合金拉伸试样断口形貌Ｆｉｇ．７　Ｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｔｅｎｓｉｌｅｓａｍｐｌｅｓ对合金起到强化作用，使得合金的硬度较高．图８　高强耐蚀钛合金的洛氏硬度Ｆｉｇ．８　Ｒｏｃｋｗｅｌｌｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ２．３高强耐蚀钛合金热轧板材耐蚀性能分析２．３．１电化学腐蚀性能图９为两种高强耐蚀钛合金在３．５％ＮａＣｌ（质量分数）溶液中的极化曲线．表２为钛合金腐蚀电位与腐蚀电流密度．由图９可知，Ｔｉ５５３钛合金和Ｔｉ５５２钛合金的极化曲线整体变化趋势类似，二者在－０．２～１．２Ｖ电压范围内都处于一个钝化的状态，而后在１．２～２．０Ｖ电压范围钝化膜被击穿．在钛合金的腐蚀过程中，一般以合金的腐蚀电流密度和腐蚀电位来判断合金的电化学腐蚀行为．腐蚀电流密度越小，腐蚀电位越大，说明合金的耐腐蚀性能越好．由表２和图９可知，可以更加直观的看到两种钛合金的腐蚀电流密度和腐蚀电位的差别．Ｔｉ５５２钛合金的腐蚀电流密度最小，其值为４．１２４３×１０－７Ａ／ｃｍ２，且腐蚀电位最大，其值为－０．３７４２Ｖ；Ｔｉ５５３钛合金的腐蚀电流密度为９．７５４６×１０－７Ａ／ｃｍ２，腐蚀电位为－０．４７０３Ｖ．因此Ｔｉ５５２钛合金耐腐蚀性能比Ｔｉ５５３钛合金更好．６２第２期 肖　寒，丁　平，谭　聪，等：高强耐蚀钛合金热轧板材的组织与性能图９　高强耐蚀钛合金在３．５％ＮａＣｌ溶液中的极化曲线（质量分数）Ｆｉｇ．９　Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｉｎ３．５％ＮａＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ）表２　钛合金腐蚀电位Ｅｃｏｒｒ与腐蚀电流密度ＩｃｏｒｒＴａｂ．２　ＣｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌＥｃｏｒｒａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙＩｃｏｒｒｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙＳｐｅｃｉｍｅｎＥｃｏｒｒ／ＶＩｃｏｒｒ／（１０－７Ａ／ｃｍ２）Ｔｉ５５３－０．４７０３９．７５４６Ｔｉ５５２－０．３７４２４．１２４３２．３．２浸泡腐蚀性能分析按金属材料的腐蚀速率大小可界定其耐蚀等级，一般腐蚀速率Ｒ＜０．００１ｍｍ／ａ是完全不腐蚀，属于完全耐腐蚀材料；腐蚀速率介于０．００１～０．０１ｍｍ／ａ，属于高耐腐蚀材料；腐蚀速率介于０．０１～０．１ｍｍ／ａ，属于耐腐蚀材料；腐蚀速率介于０．１～１．０ｍｍ／ａ，属于一般耐腐蚀材料；腐蚀速率介于１．０～１０ｍｍ／ａ，属于欠耐腐蚀材料；腐蚀速率Ｒ＞１０ｍｍ／ａ，属于不耐腐蚀材料．根据公式（１），计算得到两种钛合金的浸泡腐蚀速率如图１０所示．由图１０可知，Ｔｉ５５３钛合金的腐蚀速率最大，其值为０．０１０３２ｍｍ／ａ，腐蚀速率在０．０１～０．１ｍｍ／ａ范围，属于耐腐蚀材料．Ｔｉ５５２钛合金其腐蚀速率最小，其值为０．００４９８ｍｍ／ａ，属于高耐腐蚀材料，具备最佳的耐蚀性能．图１０　钛合金在３．５％ＮａＣｌ溶液中的浸泡腐蚀速率（质量分数）Ｆｉｇ．１０　Ｔｈｅｉｍｍｅｒｓｉｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｉｎ３．５％ＮａＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ）７２昆明理工大学学报（自然科学版） 第４６ 卷３结论１）两种高强耐蚀钛合金经开坯锻造以及轧制等大塑性变形后，片状α相集束发生了断裂、弯曲和重组，组织细化．Ｔｉ５５３钛合金和Ｔｉ５５２钛合金原有的平行α相被完全破碎呈无规律状分布．两种合金均以α／α′－Ｔｉ和β－Ｔｉ为主，其中α／α′－Ｔｉ物相较多．Ｔｉ５５２钛合金较Ｔｉ５５３钛合金β相含量较多，且组织中分布有少量等轴α相．２）Ｔｉ５５２钛合金的强度、硬度和断后延伸率均较高，断裂方式为韧性断裂；而Ｔｉ５５３钛合金板材强度、硬度和断后延伸率较低，其断裂方式为韧性和准解理混合型断裂．Ｔｉ５５２钛合金具有较佳的综合力学性能．３）Ｔｉ５５３和Ｔｉ５５２钛合金的极化曲线整体变化趋势相似，经过钝化反应后在１．２～２．０Ｖ电压范围钝化膜被击穿．Ｔｉ５５２钛合金的腐蚀电流密度最小，腐蚀电位最大且静态腐蚀速率最低，故其耐腐蚀性能最好，Ｔｉ５５３钛合金较差．参考文献：［１］蔡敬伟，屠佳樱．我国发展海洋资源开发装备的机遇和挑战［Ｊ］．中国船检，２０１８（９）：６８－７１．［２］李献军，王镐，冯军宁，等．钛在海洋工程领域应用现状及发展趋势［Ｊ］．世界有色金属，２０１４（９）：３０－３２．［３］ＦＲＡＮＣＩＳＣＯＴＰ，ＰＡＵＬＯＲＳ，ＴＩＡＧＯＦＦ．Ｍａｒｉｎｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙ［Ｊ］．ＲｅｎｅｗＥｎｅｒｇｙ，２０２０，１５０：１１６０－１１６４．［４］林俊辉，淡振华，陆嘉飞，等．深海腐蚀环境下钛合金海洋腐蚀的发展现状及展望［Ｊ］．稀有金属材料与工程，２０２０，４９（３）：１０９０－１０９９．［５］ＬＵＯＹＭ，ＬＩＵＪＸ，ＬＩＳＫ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｏｔ－ｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴｉ－６Ａｌ－４Ｖａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＲａｒｅＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，４７（５）：１３３３－１３４０．［６］ＢＡＮＥＲＪＥＥＤ，ＷＩＬＬＩＡＭＳＪＣ．Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｏｎｔｉｔａｎｉｕｍｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｌｉａ，２０１３，６１（３）：８４４－８７９．［７］ＣＯＳＴＡＢＣ，ＴＯＫＵＨＡＲＡＣＫ，ＲＯＣＨＡＬＡ，ｅｔａｌ．ＶａｎａｄｉｕｍｉｏｎｉｃｓｐｅｃｉｅｓｆｒｏｍｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＴｉ－６Ａｌ－４Ｖｍｅｔａｌｌｉｃｉｍｐｌａｎｔｓ：Ｉｎｖｉｔｒｏｃｙｔｏｔｏｘｉｃｉｔｙａｎｄｓｐｅｃｉａｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ｃ，２０１９，９６：７３０－７３９．［８］江洪，陈亚杨．钛合金在舰船上的研究及应用进展［Ｊ］．新材料产业，２０１８（１２）：１１－１４．［９］李德强，王树森，包恩达．钛合金材料在船舶材料上的应用与发展［Ｊ］．世界有色金属，２０１５（９）：１２７－１２８．［１０］宋德军，牛龙，杨胜利．船舶海水管路钛合金应用技术研究［Ｊ］．稀有金属材料与工程，２０２０，４９（３）：１１００－１１０４．［１１］钱江，王怡，李瑶．钛及钛合金在国外舰船上的应用［Ｊ］．舰船科学技术，２０１６，３８（１１）：１－６．［１２］杨健，党鹏，郝亚鑫，等．轧制工艺对ＴＡ１５钛合金薄板组织及力学性能的影响［Ｊ］．热加工工艺，２０１８，４７（１１）：１５７－１５９．［１３］孙虎代，王田，陶海林，等．轧制温度及退火温度对ＴＡ５钛合金棒材组织和性能的影响［Ｊ］．中国钛业，２０１７（４）：４０－４３．［１４］郝晓博，张强，陶会发，等．轧制工艺对ＴＡ５钛合金薄板组织与性能的影响［Ｊ］．热加工工艺，２０１９，４８（１９）：１１９－１２０．［１５］王新，王娟华，李会妮．轧制工艺对Ｔｉ５５钛合金超塑性板材力学性能的影响［Ｊ］．科技创新与应用，２０１５（３２）：１１１－１１２．［１６］李瑞，关蕾，冯秋元，等．轧制工艺对ＴＣ４ＥＬＩ钛合金超宽幅厚板材组织与力学性能的影响［Ｊ］．材料热处理学报，２０２０，４１（１）：３９－４３．８２。

《热轧制备Ti-Al-Mg复合板与组织性能研究》篇一热轧制备Ti-Al-Mg复合板与组织性能研究一、引言随着现代工业技术的快速发展，复合材料在航空、航天、汽车等领域的应用日益广泛。

Ti/Al/Mg复合板作为一种重要的复合材料，因其优良的力学性能和物理性能，被广泛应用于这些领域。

热轧是制备这种复合板的重要工艺之一，其过程涉及到金属的塑性变形、组织结构和性能的优化。

本文将针对热轧制备Ti/Al/Mg 复合板的过程，以及其组织性能进行研究，以期为相关领域的科研工作者和生产技术人员提供参考。

二、材料与方法1. 材料选择本实验选用的Ti/Al/Mg复合板由纯钛、纯铝和纯镁通过轧制工艺制备而成。

各金属的厚度比例和化学成分根据实验需求进行设计。

2. 制备工艺（1）轧制前处理：对各金属板材进行表面处理，去除杂质和氧化物，保证轧制过程的顺利进行。

（2）轧制过程：采用热轧工艺，控制轧制温度、轧制速度和轧制力等参数，使各金属板材在高温下进行塑性变形，形成复合板。

（3）后处理：对轧制后的复合板进行退火处理，消除内应力，提高材料的力学性能。

3. 检测方法采用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜等手段对Ti/Al/Mg 复合板的组织结构进行观察和分析；采用拉伸试验、硬度测试等手段对其力学性能进行检测和评价。

三、结果与讨论1. 组织结构分析（1）X射线衍射结果表明，热轧制备的Ti/Al/Mg复合板中各金属相的晶格结构清晰可见，无明显相分离现象。

（2）金相显微镜和扫描电镜观察发现，热轧过程中各金属板材的塑性变形均匀，界面结合紧密，无明显孔洞和裂纹等缺陷。

2. 力学性能分析（1）拉伸试验结果表明，Ti/Al/Mg复合板具有较高的抗拉强度和延伸率，显示出良好的力学性能。

（2）硬度测试结果显示，复合板的硬度分布均匀，且高于单一金属的硬度。

这表明热轧过程中各金属的塑性变形和界面结合有利于提高材料的力学性能。

3. 影响因素分析（1）轧制温度对Ti/Al/Mg复合板的组织结构和性能具有重要影响。