1、媒介

TC20钛合金名义成分为 Ti-6Al-7Nb，其拥有低的密度、相宜的强度以及良好的生物相容性、耐侵蚀性、可加工性等特点，被宽泛用作生物医用资料[1]。TC20钛合金选取与V 有一样原子浓度的无毒害的β不变元素Nb 代替V，解除了对人体有害元素的影响，经持久临床利用后，现已被世界医学界所认可，将逐步取代Ti-6Al-4V 钛合金[2]。国内TC20钛合金重要产品大局以棒材为主，随着医疗领域市场的不休拓展，对TC20钛合金板材的需要日益旺盛，而目前关于TC20钛合金板材造备工艺的钻研较少。牛中杰[3] 等钻研发现TC20钛合金坯料轧造在两相区900℃～ 960℃进行，火次变形量节造在50% ～ 70%，坯料轧造后显微组织为典型双态组织，重要为球状α+ 晶间β或β转变组织，在两相区轧造晶粒通常较细，并且可能切合ETTC2 尺度的A1 ～ A9金相图谱，同时拥有良好的力学机能。在TC20钛合金板材工业化出产过程中，通例力学机能和表观尺寸已经能够得到不变节造，但是在显微组织批次不变性方面还有改善空间。

基于以上布景和近况，本文的重要主张是通过钻研TC20钛合金板坯铸造工艺、轧造工艺和热处置工艺对组织和机能的影响，优化出最佳工艺参数，为现实出产提供领导和借鉴。

2、尝试

2.1 尝试资料

尝试选用宝鸡钛业股份有限公司经3 次VAR 熔炼的TC20钛合金铸锭，化学成分切合GB/T13810-2017尺度划定，具体如表1 所示。选取金相法测得其相变点为1010℃。

2.2 尝试步骤

将铸锭在长度方向上进行二等分，在单相区进行加热，别离采取未墩拔和两镦两拔铸造工艺进行板坯造备，板坯在两相区进行单向轧造和交叉轧造，板材制品厚度为20mm，用水切割步骤取横向室温拉伸和金相组织试样后进行热处置尝试，具体热加工工艺和热处置尝试规划见表2。在CMT5105 电子全能试验机上测试室温拉伸机能。金相试样经砂纸打磨和机械抛光后，选取配比为HF ：HNO3 ：H2O=1 ：3 ：9（ 体积分数）的侵蚀液侵蚀，用Axiovert200mat 光学显微镜进行显微组织观察。

3、了局与会商

3.1 铸造工艺对板材显微组织的影响

以单向轧造后的板材为对象，分析两种铸造工艺对板材显微组织的影响，见图1 和图2。了局批注，板坯造备时未镦拔，板材的显微组织中条状α相的比例较大，且α相的尺寸差距较大，部门区域荟萃大尺寸的条状α相，部门区域的条状α相尺寸藐幼，并且这两种区域呈互订交错散布；在热处置过程中，随着温度的升高，条状α相的比例逐步减幼，900℃时显微组织中的条状α相没有齐全解除，显微组织不均匀。板坯造备选取镦拔工艺后，显微组织也是由条状α相组成，但条状α相的尺寸差距不大，组织均匀性好；在热处置过程中，大部门条状α相出现再结晶景象，转造成等轴α相，组织均匀性显著改善。组织评级批注，选取镦拔工艺的板材显微组织切合ETTC2 尺度中的A3 ～ A6级；选取未墩拔的板材组织均匀性较差，组织评级不切合ETTC2 尺度中的A1 ～ A9 级。因而，板坯造备选取镦拔工艺可能使制品板材的组织均匀性得到有效改善。

3.2 轧造工艺对板材显微组织的影响

由于镦拔工艺的板材显微组织切合尺度要求，所以分析轧造工艺对板材显微组织的影响以镦拔板坯为对象。图3为TC20钛合金板坯经单向和交叉轧造并热处置后的显微组织，热处置造度为780℃ ×1h，AC。了局批注，选取单向轧造的板材显微组织由长条α相和等轴α相组成，但条状α相的比例多，显微组织不均匀；选取交叉轧造后，板材的显微组织由等轴α相和β转变组织组成，显微组织均匀性优良。

3.3 热处置造度对板材显微组织的影响

通过上述钻研发现，工艺4 的板材显微组织均匀性最好，因而以工艺4 轧造后的板材为对象，钻研热处置工艺对显微组织的影响，了局见图4。经过740℃退火后，大部门条状α相都转造成等轴α相（图4b）；在740℃ ~800℃温度领域内退火，随着温度的升高，显微组织的变动不显著（图4b~e）；在820℃以上温度退火后，等轴α相出现显著的长大景象（图4f~g）。因而，板材最佳的热处置温度为740℃ ~800℃。

3.4 热加工工艺对室温拉伸力学机能的影响

图5 是板材热处置造度为780℃ ×1h，AC 时，分歧热加工工艺的室温拉伸力学机能。从图5 能够看出，板坯的铸造工艺和板坯轧造工艺对TC20钛合金板材室温拉伸力学机能影响不显著，均能满足GB/T13810-2017 尺度要求。

4、结论

（1）热加工工艺对TC20钛合金板材显微组织均匀性影响显著。选取镦拔板坯+ 纵横向变形比趋于一致的交叉轧造工艺，热处置造度为（740℃～ 800℃）/1h，空冷的工艺组应时能够获得由等轴初生α相和β转变相组成的均匀显微组织，组织评级能够满足ETTC2 尺度中要求的A3 ～ A6级。

（2）热加工工艺对TC20钛合金板材室温拉伸力学机能影响不显著，均能满足GB/T13810-2017 尺度要求。

参考文件：

[1] 姚志建．钛—梦想的人体植入资料[J]．医药谍报，1994，（5）：17-18.

[2] 李哲，李佐臣. 钛工业进展[J]，2004，21（9）：16.

[3] 牛中杰，曹继敏，杨冠军，王廷询.Ti-6Al-7Nb 钛合金热加工与热处置工艺钻研[J]. 钛工业进展.2006，23（1）：24-27.