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。
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。
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TA15鈦合金化學(xué)成分 |
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合金元素 |
雜質(zhì)不大于 |
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Al |
Zr |
Mo |
V |
Ti |
Si |
Fe |
C |
N |
H |
O |
其它元素 |
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總個(gè) |
總和 |
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5.5--7.0 |
1.8--2.5 |
0.5-2.0 |
0.8--2.5 |
余量 |
0.15 |
0.25 |
0.1 |
0.05 |
0.015 |
0.15 |
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0.3 |
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1）退火
700-800℃，15-60min，空冷；棒材、鍛件、模鍛件、厚壁 型材及其零件：700-850°C，1-4h，空冷。
2）去應(yīng)力退火
600-650℃，0.5-8h，空冷。
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?gòu)?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。
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。
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。
