引言

钛及钛合金资料因其自身的优异个性，如密度低、、耐低温、、耐高温、、比强度高、、耐侵蚀性佳等诸多利益成为众多学科的钻研对象[1-3]。钛及钛合金资料不仅在航空航天、、船舶制作、、化工、、刀兵等工业领域宽泛利用，在超导资料领域、、医学资料领域也阐扬着重要作用[4-6]。而 TC11 钛合金作为众多 α+β 型热强钛合金中热强机能好的合金之一，是新型航空设备上起头利用的一种新型钛合金，拥有较高室温强度及优良的热加工工艺机能，重要利用于航空发起机压气机盘、、叶片、、鼓筒及飞机结构件等零件[7?10] 。随着航空领域技术的不休发展，航空零件的制作对钛合金的机能提出了较高的要求，其机能与资料内部组织结构亲昵有关，通过选取相宜的热处置工艺进行内部显微组织的调控，可获得拥有优异组织机能的钛合金零件[11?13]。

目前国内外学者已在热处置制度对 TC11 的相演变行为及力学机能方面有了大量钻研，如王金惠等]14]通过采取正交尝试法，试验出了固溶处置与时效应处置的最佳处置温度与功夫；；；王宏权等[15]钻研了 β 铸造温度及固溶温度对组织和力学机能的影响，了局批注，固溶温度的升高会导致初生 α 相含量削减，合金强度降落。但大量文件中其高温机能与组织演变之间的内涵关系钻研较少。本文以 TC11 钛合金为钻研对象，通过扭转热处置制度，钻研分歧热处置工艺下 TC11 钛合金显微组织结构与高温力学机能之间的内涵联系，为进一步对该合金的利用及发展提供根基参数和机能指标。

1 尝试资料与步骤

1.1 尝试资料

尝试所用 TC11 合金选取粒度适度的海绵钛、、海绵铝、、铝钼合金、、钛硅合金、、二氧化钛、、铝豆等。按名义配比进行预混，将混料均匀的原料压抑成电极块，再将电极块依照混料挨次交叉分列进行真空焊接，经过 3 次真空熔炼得到铸锭，经开坯、、铸造及棒圆工艺加工成 φ300 mm 的棒材(相变点为 1010~1015 ℃)。棒材资料的化学成分见表 1。

表 1 TC11合金化学成分（质量分数/%）

1.2 尝试步骤

对 TC11 合金进行热处置（热处置制度见表 2）。经热处置后的试样选取徕卡金相显微镜(LEICA DM2700M)观察微观组织描摹特点，并获取金相组织照片。通过 INSTRON 全能试验机测试合金的室温及高温(500、、700、、900 ℃)力学机能，拉伸速度均为 1 mm/min，每组测试 3 个平行试样取均匀值。

表 2 热处置制度

2、、试验了局与会商

2.1 显微组织分析

图 1 是 TC11 钛合金分歧退火工艺处置后的显微组织照片。由图可见，经热处置后，TC11 钛合金的显微组织由初生等轴 α 相、、针状次生 α 相和 β 相组成。随着热处置温度的逐步升高，初生等轴 α 相的晶粒尺寸增大，百分含量占比逐步减小，β 相含量占比逐步增大，并且陪伴着针状次生 α 相的增多。这是由于在热处置温度靠近相变点的过程中，初生等轴 α 相的热不变性降落，随着温度的升高逐步回溶，使得合金中的初生等轴 α 相削减，β 相含量增大，析出针状次生 α 相的驱动力加强，从而使冷却过程中的针状次生 α 相含量的升高且藐小弥散，同时未溶化的初生等轴 α 相晶粒逐步长大[16]。

2.2 热处置温度对室温力学机能的影响

表 3 是分歧热处置制度下 TC11 的室温力学机能数据？？Ｄ芄环⑾，随着热处置温度的升高，抗拉伸强度(R m )和屈服强度(R0.2 p0.2 )呈降落趋向，断裂伸长率(A)和断面收缩率(Z)出现先升高后降落的趋向。其中，热处置 A 制度和热处置 B 制度下的 TC11 合金抗拉强度和屈服强度相差不大，但是断裂伸长率与断面收缩率方面有显著差距，在热处置 B 制度下 TC11 合金会获得更高的塑性，因而在热处置 B 制度(960 ℃×2 h, AC+530 ℃×6 h, AC)下会获得优良的强塑性匹配，此时 R m 为 1 089 MPa，R0.2 p0.2 为 976 MPa，A 为 19%，Z 为 51%。

表 3 分歧热处置制度下TC11的室温力学机能

2.3 热处置温度对高温力学机能的影响

图 2 是分歧热处置制度下对 TC11 高温力学机能的影响，表 4 是分歧热处置制度下 TC11 的高温力学机能数据？？Ｄ芄环⑾，在统一热处置制度下，随着测试温度的升高，合金 R_m 和 R_p0.2 呈降落趋向，A 和 Z 出现升高的趋向。

表 4 分歧热处置制度下TC11的高温力学机能

2.4 高温拉伸断口分析

图 3 是分歧热处置制度下 TC11 的高温拉伸断口照片？？Ｄ芄豢闯 500 ℃高温拉伸断口部门显露为“台阶”状的裂缝，出现部门韧性断裂特点，但不是很显著，其断口描摹为解理断裂，阐发为韧性较差；；；而 900 ℃高温拉伸断口出现出巨细不等的韧窝状结构，为韧性断裂特点。

3 结论

1）随着热处置温度的逐步升高，初生等轴 α 相的晶粒尺寸增大，百分含量占比逐步减小，β 相含量占比逐步增大，并且伴随有针状次生 α 相的增多。

2）在室温使用环境下，TC11 合金在热处置 B 制度(960 ℃×2 h, AC+530 ℃×6 h, AC)下会获得优良的强塑性匹配，此时抗拉伸强度为 1 089 MPa，屈服强度为 976 MPa，断裂伸长率为 19%，断面收缩率为 51%。

3）在 500 ℃高温使用环境下，热处置 A 制度(950 ℃×2 h, AC+530 ℃×6 h, AC)下合金的力学机能最优，抗拉伸强度为 771 MPa，屈服强度为 584 MPa，断裂伸长率为 19%，断面收缩率为 71%，相比于热处置 C 制度(970 ℃×2 h, AC+530 ℃×6 h, AC)下处置别离提高了 8.2%、、6.3%、、35%、、73%。

4）在 500 ℃以上使用环境下，晶粒越藐小的合金，高温强度反而降低，与室温力学机能刚好相反，此时为获得优良的强塑性匹配，选用热处置制度 B(960 ℃×2 h, AC+530 ℃×6 h, AC)最佳。

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