Ti1023钛合金是20世纪70年代TiＭＥＴ公司针对危险容限设计必要开发的一种高强高韧近β型钛合金，其名义成分为Ti-10V-2Fe-3Al［1-3］ 。该合金拥有比强度高、断裂韧性好、铸造温度低、淬透性好和抗应力侵蚀能力强蹬着点，极度适合造作高强度的结构件，如飞机的横梁、接头、滑轨、隔框、起落架和直升机的衔接件等零部件［4-6］ 。Ti1023钛合金的热变形重要蕴含加热和变形两个过程 。凭据传统的物理冶金理论，钛合金拥有较高的层错能（纯钛约为0.31J/m2，Ti3Al约为0.208J/m2）［7］，在热变形过程中易产生位错的攀移和交滑移，而动态再结晶难以产生 。但是，近些年来的钻研批注，钛合金在某些相宜的热变形前提下可能产活泼态再结晶，再结晶机造重要为晶界弓弯形核［8-9］ 。动态再结晶作为资料热变形过程的一种沉要景象，动态再结晶行为可能显著细化变形组织［10-11］，还可能解除因变形产生的加工硬化，进而改善钛合金的塑性和可加工性［12-13］ 。
钛合金的热变形过程不是单一变形过程，是加热和变形的循环过程，如钛合金铸锭开坯、改锻必要十几个循环的加热和变形能力彻底扭转铸锭的原始组织，达到改善其力学机能的主张 。Ti1023钛合金铸锭的铸造选取凹凸高温度的变形工艺，当第一个低温变形实现后，鄙人一次变形之前必要在高温的前提下进行加热保温，在保温过程中，内部的变形组织也会产生再结晶，此过程产生的再结晶被称为静态再结晶，若是保温功夫过长，再结晶的晶；岱⒊沙ご，抵消前期通过铸造获得的晶粒细化成效，这对于组织细化是极度不利的 。因而，在实现第一次相变点以下的变形后，下一次的相变点以上加热保温过程但愿组织产生再结晶细化晶粒，但不仅愿再结晶晶粒长大 。目前，国内表学者对于再结晶的钻研重要集中在热变形过程中的动态再结晶钻研，对于加热保温过程产生的静态再结晶钻研较少，但静态再结晶对整个变形过程的组织细化起到了不容忽视的作用 。因而，本文重要对Ti1023钛合金加热保温时变形组织静态再结晶的形成机造和法规进行钻研，该工作对铸锭开坯改锻工艺工程化利用提供了沉要的领导意思 。
1、试验资料及步骤
本试验所使用的资料是通过三次真空自耗熔炼出产的Ti1023高强韧钛合金，其名义成分为Ti-10V-2Fe-3Al 。试验合金的原始组织（固溶＋时效态）如图1所示，为典型的等轴组织，初生α相呈球状，均匀散布在β基体上 。选取金相法测得该钛合金的相变点为800℃ 。
选取线切割取尺寸为100mm×100mm×150mm的试块，150mm方向与轴向维持一致，而后沿150mm方向在两相区进行70％的铸造变形，在变形后的试块上沿着变形方向取?10mm×15mm的试样若干，试样在785、800、810、825、840、855、870℃下别离保温30、60、90、120、180、240和300min，试样保温后水淬，保留其高温状态下的组织 。试样经打磨、抛光后进行金相侵蚀，侵蚀液的配比（体积比）为HF∶HNO3∶H2O＝1∶2∶7 。金相组织观察与分析在LeicaDMI3000M型卧式金相显微镜上实现 。统计并分析变形组织静态再结晶的法规，通过Origin软件绘造静态再结晶矩阵图 。
2、试验了局与分析
2.1 变形组织演变法规
钛合金铸锭的晶粒组织粗壮，综合机能很差，无法直接在工程上使用 。为改善钛合金铸锭的组织和机能，必要将钛合金铸锭进行组织细化，常用的细化方式为铸造变形 。Ti1023钛合金为高强韧型钛合金，在室温下变形抗力大，不易变形，因而钛合金的铸造变形必要在加热后实现 。铸造变形过程重要有3个变形区，别离为变形死区、大变形区和自由变形区，如图2所示 。与上、下模具接触的部门为Ｉ区，该区域金属变形时与模具产生横向摩擦，摩擦力故障金属的横向流动，该区变形量幼，属于变形死区部门，该区组织与原始组织差距不大；心部为Ⅱ区，金属受压过程，心部的金属流动受上、下面工装约束，所以金属横向向表扩大，横截面面积增大，资料变形量大，有利于组织的细化，该区属于大变形区部门；表缘部门为Ⅲ区，表缘金属受到心部金属的向表挤压力，横向向表扩大变形产生鼓肚，变形量介于变形死区和大变形区之间，该区属于自由变形区部门 。
Ti1023钛合金铸锭产生大变形后，原始晶粒的晶界α相产生破碎，铸锭内部组织堆集大量的应变能，在后续加热过程中变形组织产生回复和再结晶，达到细化晶粒的主张 。通过凹凸高分歧的加热温度，反复铸造十几个火次，钛合金铸锭组织可能齐全细化，力学机能得到提升，达到造备锻件的要求 。
2.2 静态再结晶机造与法规
钛合金铸锭每次热变形都是加热和变形的沉复过程，在变形过程中，通过高低面压力传导，内部变形组织产活泼态再结晶，晶粒得到细化，同时内部变形组织也累积了大量的位错和高的畸变能，这些累积的位错和畸变能在铸锭冷却下来后并不会隐没，而是传递到下一铸造火次中 。在后续的铸造火次进行加热和保温时，变形组织内部位错团和高畸变能部位会优先形成新的晶核，变形组织产生静态再结晶，组织得到进一步细化 。Ti1023钛合金在800℃以下加热和保温时，变形组织以产生回复为主，静态再结晶为辅，如图3所示，在加热温度为785℃，保温功夫为90min的前提下，畸变能高的地位优先产生静态再结晶，其余部门产生回复，开释了渣滓的畸变能，大部门组织保留了塑性变形的特点 。
Ti1023钛合金在800℃以上加热和保温时，变形组织以产生静态再结晶为主，回复为辅 。在加热温度为810℃前提下，合金保温分歧功夫的静态再结晶情况如图4所示 。从图4（ａ）能够看出，加热温度为810℃，保温功夫为30min时，合金变形组织已经实现了静态再结晶转变，再结晶后的晶粒尺寸约100μm 。随着保温功夫的耽搁，再结晶晶粒长大，当保温功夫为120min时，再结晶晶粒尺寸达到200μm，长约莫1倍（见图4（ｄ）） 。Ti1023钛合金在保温功夫为90min，分歧加热温度下的静态再结晶情况如图5所示 。从图5（ａ）能够看出，加热温度为810℃时，再结晶晶粒尺寸约120μm 。
随着加热温度的升高，再结晶晶粒发成长大，加热温度为855℃时，再结晶晶粒尺寸达到200μm，长约莫1倍（见图5（ｄ）） 。综上所述，钛合金在变形细化组织过程中，后续加热温度和保温功夫对组织细化至关沉要 。在800℃以上加热时，加热温度越高，保温功夫越长，再结晶晶粒长大的趋向越显著，越不利于组织细化 。因而，Ti1023钛合金铸锭热变形过程中在800℃以上加热和保温时需拔取相宜的热加工参数，预防再结晶晶粒长大抵消铸造变形的组织细化成效 。因而，Ti1023钛合金铸锭开坯改锻选取凹凸高变形工艺时，在实现第一个低温变形后，下一个高温加热和保温时，加热温度不宜过高，保温功夫不宜过长，预防再结晶晶粒长大 。
2.3 再结晶矩阵图
分歧的加热温度和保温功夫对Ti1023钛合金变形组织产生静态再结晶的影响分歧 。将变形组织产生静态再结晶后的晶粒尺寸进行分级，再结晶晶粒尺寸越大，对应的晶粒度等级越幼 。依照上述规定，Ti1023钛合金变形组织静态再结晶后的晶粒度等级与加热温度和保温功夫的矩阵图如图6所示 。
凭据图6可知，Ti1023钛合金在800℃以上加热保温时，在肯定的加热温度下，静态再结晶的晶粒尺寸随保温功夫的增长而增大，当晶粒长大到肯定水平后，再结晶晶粒尺寸不再产生变动 。在肯定的保温功夫下，静态再结晶的晶粒尺寸随加热温度的增长而增大，加热温度越高，变形组织实现静态再结晶后晶粒长大的趋向越显著 。
3、结论
1）Ti1023钛合金在两相区经70％的铸造变形后，组织可能产活泼态再结晶，晶粒得到细化，力学机能得到提升 。
2）Ti1023钛合金经70％两相区变形后，在800℃以下加热保温时，变形组织以产生回复为主，静态再结晶为辅，再结晶晶粒未发成长大，组织保留了塑性变形的特点；在800℃以上加热保温时，变形组织以产生静态再结晶为主，回复为辅，且随着保温功夫的耽搁，再结晶晶粒发成长大，而晶粒长大到肯定水平后，随着保温功夫的持续耽搁不再产生显著变动 。
3）Ti1023钛合金经70％两相区变形后在800℃ 以上加热时，肯定的保温功夫前提下，静态再结晶的晶粒尺寸随加热温度的增长而增大，加热温度越高，组织实现静态再结晶后晶粒长大的趋向越显著 。
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