鈦合金作為輕量化結(jié)構(gòu)材料，具有優(yōu)異的綜合性能，密度小、比強(qiáng)度高、疲勞強(qiáng)度和抗裂紋擴(kuò)展能力好，抗蝕性能優(yōu)異，焊接性能良好等，因此在航空、航天、汽車、造船、能源等行業(yè)具有日益廣闊的應(yīng)用前景。Gr.38鈦合金是美國ATI技術(shù)公司開發(fā)的一種新鈦合金，可代替最通用的中高強(qiáng)鈦合金，其名義成分為Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O，是一種α+β型高強(qiáng)鈦合金。與TC4合金相比，Gr.38合金利用鐵代替較高成本的釩作為β穩(wěn)定元素，其強(qiáng)度與TC4合金相當(dāng)，伸長(zhǎng)率相當(dāng)或略高，但與之不同的是其既能熱加工又能冷加工，可制成薄板、卷材、條材、精密熱扎帶材、厚板、無縫管材以及鑄件和工程化產(chǎn)品。鑒于Gr.38鈦合金具有極佳的超塑成形性和開孔疲勞性能，而且還可進(jìn)行摩擦攪動(dòng)焊接，其用途十分廣泛，頗適合用來取代鋼、鋁、復(fù)合材料、純鈦材及其他鈦合金，特別是在航空航天以及軍事防御系統(tǒng)方面有極其廣闊的應(yīng)用前景。目前對(duì)該合金的研究報(bào)道非常少，因此，科研人員研究了Gr.38鈦合金小棒材的不同退火制度對(duì)顯微組織、力學(xué)性能和拉伸斷口形貌的影響。
制備Gr.38鈦合金所用主要原料為海綿鈦和添加合金元素，添加的合金元素有鋁釩合金、鋁豆、鐵釘、二氧化鈦。經(jīng)混料、電極制備等過程，最后利用真空自耗電弧爐兩次真空熔煉，制備Φ440mm的鑄錠。利用升溫金相法測(cè)得Gr.38鈦合金的相變點(diǎn)為970±5℃，Φ440mm鑄錠經(jīng)過8火次的鍛造，最終熱軋至Φ20mm的棒材，狀態(tài)為軋態(tài)。退火制度為分別在830、930、950、1000℃保溫1h后爐冷、水冷和空冷。
在成品棒材上切取75mm長(zhǎng)的試棒作為力學(xué)性能試樣，切取20mm長(zhǎng)的試棒作為金相試樣，經(jīng)退火處理后完成試驗(yàn)內(nèi)容。試驗(yàn)內(nèi)容主要是測(cè)試不同退火制度下的顯微組織、室溫拉伸性能和拉伸斷口形貌。試驗(yàn)結(jié)果表明：
?。?）在930～950℃保溫1h后空冷（或水冷）退火后，Gr.38合金能獲得較高的強(qiáng)度和較好的塑性，綜合力學(xué)性能良好。
?。?）Gr.38合金采用830℃保溫1h空冷退火后，屈服強(qiáng)度低，有利于材料的后續(xù)加工。
?。?）Gr.38合金材料的室溫拉伸斷口形貌都呈蜂窩狀韌性斷裂特征，1000℃保溫1h退火后，其斷口上的韌窩相對(duì)小而淺，它的塑性相對(duì)較差。