钛脊合金拥有强度高、耐高温、耐侵蚀、无磁性等多多优异机能，导致其在多多领域都有极度宽泛的利用，例如：海洋工程、石油勘探、化学化工、航天航空等领域[1］。TC18钛合金为一种极度常见的高强高韧钛合金，其名义成分是Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe，由于该合金拥有优良的力学机能，所以其在飞机起落架、飞机承沉梁等大型承力结构件中有极度宽泛的使用[2］。

由于TC18钛合金的宽泛使用，国内表学者对该合金的钻研同样极度宽泛，熊智豪等[3］对TC18钛合金棒材进行了多火次铸造加工，对“高－低－高－低”工艺进行分析，得出了该合金在多火次铸造加工中β相的织构演变法规。朱雪峰等[4］对TC18钛合金在单相区固溶后出现的黑斑进行分析，发现这是由于未齐全再结晶β晶粒内的亚晶以及位错所致。固然目前对TC18钛合金的钻研是极度宽泛，但大无数以铸造加工为主，相迸宗铸造加工，热处置拥有高效、快捷、方便蹬着点，故本文选择直径为400mm的大规格TC18钛合金棒材，对其进行热处置，钻研热处置、微观组织、力学机能三者之间的关系，为大规格TC18钛合金棒材在现实工程中的利用作出相应参考。

1、试验资料与步骤

选用直径为400mm的大规格TC18钛合金棒材作为试验资料，棒材经三次真空自耗熔炼炉熔炼并经多火次铸造而成，对试验用棒材进行化学成分测试，测得棒材具体化学成分为：51%Al、51%Mo、48%V、0.9%Cr、0.8%Fe、Ti余量。选取金相法对试验用棒材进行相变点检测，测得棒材相转变温度为880～885℃。随后将试验用TC18钛合金棒材进行切割加工，从切割实现的试样中进行取样加工，观察棒材金相组织，并测试棒材拉伸机能与冲击机能，其中金相组织观察使用型号为AxiomaTic型光学显微镜，拉伸机能测试使用InsTron型电子全能试验机，冲击机能测试使用DJK-1型试验机测试。

2、试验了局与会商

2.1 原始锻态组织

棒材原始锻态金相组织如图1所示，由图1可得，棒材横向以及纵向金相组织极度靠近，并无显著差距，棒材原始锻态金相组织由粗壮β晶粒组成，存在显著晶界，在晶界左近有藐幼α相存在，在粗壮β晶粒内部同样存在较多藐幼α相，经测试组织中均匀晶粒尺寸为0.4603mm，最大晶粒尺寸为1.255mm。

2.2 热处置后金相组织

使用箱式电阻炉对试验用TC18钛合金棒材进行热处置，具体热处置造度为835℃/2h炉冷至750℃／2hAC＋620℃/4hAC，其中AC暗示室温冷却，合金经热处置后的横向与纵向金相组织如图2所示，由图2可知，合金横向与纵向金相组织相差较幼，经热处置后的金相组织重要由晶界α与次生α相组成。

原始锻态组织中的粗壮晶粒在铸造过程中产生旋转、拉长、破碎，随后在第一阶段（835℃／2h炉冷至750℃/2hAC）加热过程中，组织内会产生再结晶，铸造加工时形成的破碎晶；嶙斐晌淮砻芏冉系偷挠拙Я，开释变形储能，在750℃保温过程中，在原始晶界地位的幼晶；嶂鸩匠ご，故组织中出现晶界α。同时能够发现，组织中可见显著的β转变组织，合金在经历620℃／4hAC的第二次退火处置后，会提高组织的不变性，同时组织中的亚不变β相会进行分化，析出长条状的次生α相，与晶界α组成β转变组织。

2.3热处置后力学机能

合金经加热处置后的力学机能见表1，由表1可知，合金横向与纵向力学机能较为靠近，无显著差距，注明TC18钛合金棒材均匀性优良，无显著各向异性。在拉伸机能方面，别离测试棒材的抗拉强度（Ｒ_ｍ），屈服强度（Ｒ_ｐ0.2），断后延长率（Ａ）以及断面收缩率（Ｚ），能够发现，合金在拥有较高强度同时，并拥有较好的塑性，这是由于合金经热处置后，组织中蕴含大量的藐幼次生α相，导致拉伸过程中位错的滑移距离减幼，大量藐幼次生α相会增长组织中位错线的密度以及均匀性，在晶界处形成的位错塞积减幼，这会推迟在拉伸过程中浮泛的成长，导致在产生断裂前期，拉伸试样会产生较大形变，导致合金塑性较高[5］。在冲击机能方面，测试棒材的冲击吸收功（Ｊ）与冲击韧性（Ｊ／ｃｍ2），能够发现，棒材横向与纵向冲击机能靠近，差距较幼。通常情况下，影响合金冲击机能的成分重要有组织内部裂纹开动以及裂纹延长所必要的能量，故合金组织的抗裂纹开动以及抗裂纹延长能力是影响合金冲击机能的性质[6］，TC18钛合金棒材在测试冲击机能时，会受到组织中α相的描摹尺寸以及含量的影响，冲击裂纹通常在α／β相界处或者α／β晶粒的晶界产生。由于合金经热处置后，组织中含有大量次生α相，当裂纹形成并进行扩大的过程中，裂纹扩大的尖端在与次生α相相遇时，裂纹扩大的方向会产生偏移，顺着次生α相的位向方向扩大，由于组织中次生α相含量较多且交错分列，会导致裂纹产生不陆续扩大，增长扩大蹊径长度，导致合金的冲击吸收功与冲击韧性较高[8］。

2.4 断口微观描摹

棒材拉伸机能与冲击机能的断口微观描摹如图3所示，在拉伸机能方面，图3ａ、图3ｂ别离为横向与纵向的拉伸断口微观描摹，二者的断口微观描摹均以等轴状韧窝为主，韧窝尺寸较大且深度较深，韧窝的描摹会反映合金的塑性机能，当韧窝数量较多且深度较深时，合金的塑性较高，反之亦然[7］。由图3ａ、图3ｂ可知，该棒材具备较好的塑性，且抵抗裂纹扩大的能力较差，容易满足拉伸过程中裂纹扩大所必要的前提，组织内部的裂纹在扩大过程中，即可顺着晶界处产生扩大，也可进行穿晶扩大，宏观体现为棒材塑性较好。在冲击机能方面，图3ｃ、图3ｄ别离为横向与纵向的冲击断口微观描摹，二者的断口描摹同样是以等轴状韧窝为主，这与拉伸过程中裂纹扩大蹊径相近，冲击断口微观描摹的韧窝起到吸收能量的成效，韧窝的深杜纂尺寸能体现出合金在受到冲击应力时的状态和组织中裂纹的扩大性，同时体现出合金裂纹扩大蹊径的崎岖水平，当韧窝较多且尺寸较大时，合金的冲击吸收功与冲击韧性较高[8］。

3、结论

1.棒材的原始锻态金相组织由粗壮β晶粒组成，存在显著的晶界，在晶界左近有藐幼α相存在，在粗壮β晶粒内部同样存在藐幼α相，经热处置后，组织中出现了由颗粒状形成的晶界α。

2.经热处置后，棒材的横向与纵向力学机能较为靠近，无显著各向异性。

3.拉伸机能与冲击机能断口微观描摹均以等轴状韧窝为主，韧窝尺寸较大且深度较深。

参考文件：

[1]关蕾，魏高燕，李瑞，等.轧造工艺对TＣ20钛合金幼规格棒材组织和力学机能的影响[Ｊ］.世界有色金属，2021（24）：1－3.

[2]陈立全，杨平，李志尚，等.TC18钛合金棒材铸造织构的仿照[Ｊ］.罕见金属资料与工程，2021，50（10）：3600－3608.

[3]熊智豪，李志尚，杨平，等.大规格TC18钛合金棒材多火次铸造中β相织构演变法规[Ｊ］.钛工业进展，2021，38（6）：6－11.

[4]朱雪峰，周瑜，樊凯，等.TC18钛合金固溶过程中黑斑组织的形成机理[Ｊ］.资料导报，2020，34（Ｓ1）：28９－2９2.

[5]郭幼汝，张俊喜，易湘斌，等.次生α相含量对TC18钛合金动态压缩机能和绝热剪切敏感性的影响[Ｊ］.资料热处置学报，2020，41（10）：24－30.

[6]陈素明，胡生双，张颖，等.退火工艺对增材造作TC18钛合金力学机能和组织的影响[Ｊ］.金属热处置，2020，45（8）：142－146.

[7]刘莹莹，张君彦，王梦婷，等.TC18钛合金棒材和锻件的冲击机能及断口分析[Ｊ］.罕见金属，201９，43（8）：8９1－8９6.

[8]李佳潼，刘冉，朱远志，等.TC18钛合金热处置过程中α相的等轴化行为[Ｊ］.金属热处置，2018，43（8）：60－64.