钛及钛合金以其优异的性能在航空航天,化学工业及民用领域得到了广泛应用。海绵钛作为生产钛合金的主要原材料,在钛工业发展中扮演重要角色。本文针对在航空航天领域广泛使用的中强近α型TA15钛合金,研究了基于攀西海绵钛制备的TA15钛合金的熔炼工艺和力学性能,为进一步发展攀西钛资源利用,推广工程化应用奠定理论基础。本文分析了熔炼工艺参数对合金铸锭品质的影响,并通过有限元模拟获得了最佳熔炼工艺参数。利用MeltFlow-VAR有限元软件,对真空自耗熔炼中熔炼速度和稳弧电流对合金元素分布和成分均匀性的影响规律进行了仿真模拟,获得了最佳熔炼参数;分析了攀西海绵钛原材料中杂质元素含量对成品铸锭综合品质的影响。利用WST公司生产的TA15钛合金棒材(Φ300mm),通过电子拉伸试验机进行了不同温度下的力学测试,分析了不同温度下抗拉和屈服强度的变化规律;利用冲击试验,获得了不同温度下冲击韧性和平面断裂韧度;通过高周疲劳试验,得到了合金在不同条件下的疲劳极限强度;利用光学显微镜,分析了合金拉伸/冲击/疲劳断口形貌与附近的微观组织形貌。研究表明,通过对自耗熔炼工艺参数的优化和选择,可以确保铸锭的成分均匀性和杂质含量控制。稳弧电流的大小决定了铸锭合金化效果,熔炼速度影响了熔池深度和温度场分布。温度自-60℃升高至900℃,合金强度与弹性模量值随温度升高而降低,反之塑性却有所增加。此外,不同温度下,材料拉伸性能变化幅度也不同。通过合金高温拉伸断口分析,可以推断出等强温度可能出现在600~700℃;随着温度的升高,冲击功逐渐增加,但在不同温度范围内,冲击性能变化幅度则不同;室温S-N曲线(应力比R=0.06)不出现呈水平线的疲劳极限,计算得到疲劳极限为525.7 MPa,变异系数为0.026(N=10~7)。