TA15钛合金的名义成分为Ti - 6 .5 Al - 2Zr - 1Mo - 1V，其主要的强化机制是通过α稳定元素Al的固溶强化，加入中性元素Zr和β稳定元素Mo、V以改善工艺性能。该合金的Al当量为6 . 58%，Mo当量为2 . 46%，属于高Al当量的近α型钛合金。因此，它既具有α型钛合金良好的热强性和可焊接性，又具有 （ α ＋ β ） 型钛合金的工艺塑性。 材料的性能由其组织决定，而微观组织在很大程度上取决于材料的加工工艺。因此，研究TA15钛合金的热变形工艺对其组织和性能的影响具有重要意义。研究人员将重点研究不同锻造工艺条件下TA15钛合金试制棒材的组织与性能，以便为实际生产提供技术支撑并进一步丰富这方面的研究内容。

TA15钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V。其主要的强化机制是通过α稳定元素AI的固溶强化。加入中性元素 Zr 和 β 稳定元素Mo和V，可以改善工艺性。该合金的AI当量为6.58%，Mo当量为2.46%，属于高AI当量的近 α 型钛合金，所以它既具有 α 型钛合金良好的热强性和可焊性，又具有接近于α-β型钛合金的工艺塑性。TA15合金具有中等的室温和高温强度、良好的热稳定性和焊接性能，工艺塑性稍低于TC4。TiAl基金属间化合物及强化钛材则具有更高的耐热性、刚性和耐磨性。

在汽车零件中用钛可代替的铁基零件有：发动机系统的连杆、挡圈、曲轴、变速箱、转向齿条和小齿轮、气门及进气阀、排气阀、制动压力管道密封圈、轮圈螺杆、吊弹簧等。底盘系统的弹簧、排气装置；车体系统的包括车轮的衬套及轴承、各种半轴、紧固件等。汽车使用钛的优点在于：减轻质量，降低燃料消耗；改善动力传输效果，降低噪音；减少震动，减轻部件荷载；提高车的持久性及保护环境。其缺点是：一般情况下，汽车所使用的钛的耐磨性不好、弹性低于钢，难以进行机械加工。但是，耐磨性可通过涂层或强化进行改善，弹性可采用补强来提高，机加工若采用近净形成技术或用其他的加工条件，则可把缺点降到*低。而真正妨碍钛应用是钛的高成本，这是由钛的原材料、熔炼、加工工艺的复杂决定的。

TA15合金长时间（3000h)工作温度可达500℃，瞬时（不超过5min)可达800℃。450℃下工作时，寿命可达6000h。TA15合金主要制造500℃以下长时间工作的飞机、发动机零件和焊接承力零部件。

TA15合金的半成品有薄板、厚板、轧棒、锻棒、模锻件、锻件、挤压型材、焊接环形件、整体环轧件和铸件等。

TA15化学成分

TA15钛合金化学成分及性能：

TA15钛合金经过三次真空自耗电弧熔炼得到直径为Φ750mm的成品锭。棒材分别采用了三种锻造工艺进行试制。工艺A：开坯锻造在β相区的高温进行3个火次的拔长，成品锻造在β相区的低温进行了3个火次的拔长，最后摔圆成棒材。工艺B：开坯锻造与工艺A相同，成品锻造第一火次在β相区的低温进行一次镦拔，随后在靠近相转变温度的两相区进行3个火次拔长，最后摔圆成棒材。工艺C：开坯锻造先在β相区的高温进行1个火次的拔长，然后再在相同的温度进行2个火次镦拔；成品锻造在β相区的低温进行1个火次的拔长，然后在两相区较低温度进行3个火次的拔长，最后摔圆成棒材。棒材锻后均采用空冷，并在800℃退火1h，随后横向取样并加工成国标试样进行组织与性能检测。试验结果如下：

（1）不同锻造工艺条件下的棒材力学性能测试结果表明：从工艺A到工艺C，棒材的塑性指标得到持续改善，而强度指标则是先提高，后有所下降；综合比较，工艺C具有更佳的力学性能。

（2）工艺A的棒材的锻造温度高且变形不充分使得整个横截面晶粒粗大且组织均匀性很差，原始的β晶界未被充分破碎，致使工艺A的棒材力学性能特别是塑性较差。工艺B的力学性能各项指标较工艺A的有所改善。工艺C的开坯锻造在β区进行了两次大变形量的镦拔，同时成品锻造在两相区进一步降低温度并保证一定的变形量，使得的棒材组织已经被完全充分破碎，组织细小，为典型的双态组织特征。因此，工艺C的棒材的综合性能佳。

（3）从室温拉伸断口可见，从工艺A到工艺C，棒材断口的韧窝逐渐增大且深度也在增加。材料的塑性越好，韧窝就越大，越深。可见从断口特征也说明工艺C的棒材具有较好的塑性。

 

TA15熔炼与铸造工艺

合金应经过三次真空自耗电极电弧炉熔炼。铸件在真空自耗电极电弧凝壳 炉中浇注而成。

TA15应用概况与特殊要求

TA15合金已大量用于制造飞机和发动机承力结构件，尤其是焊接的承力构件。零件设计时，应考虑钛合金零件设计的通用原则，例如：在一般气候环境下使用时，不需要附加表面保护。在海洋性气候条件下允许在不加保护的情况下与不锈钢、镍基合金接触，当工作温度髙于 300 ℃时，应该采用保护涂层或限制工作寿命。与铝合金和结构钢直接接触的零件，必须采取合理有效的防护措施。对有相对运动的钛合金零件，为了防止微动磨蚀，应该采用隔离涂层。尽量避免钛合金零件与镀镉的钢零件相装配。

TA15焊接性能

TA15合金的焊接行为基本上与 α 合金相似，焊接后也不一定要进行稳定化退火。它的马氏体 α 相的强度，接近于 α 相的强度。合金的氩弧焊、接触焊和埋弧焊的焊接性能良好。焊缝的室温强度和高温强度为基体金属强度的90%-95%。

厚2mm板材的自动氩弧焊焊接接头，在其焊接状态、焊后退火状态、焊后450℃下100h热暴露状态的强度、弯曲角和冲击性能差别不大，接头对热处理不敏感。

TA15零件热处理工艺

为了消除由于零件机械加工、板材成形、焊接等形成的内应力采用去应力 退火。退火温度为600-650℃，保温时间为0.5-8h，这取决于零件或制件的复杂性和内应力来源。

TA15使用建议

推荐选用TA15钛合金制造飞机和发动机上各种承力构件。