TC11钛合金是一种综合机能优良的α+β型热强钛合金，其名义成分为Ti-6.5Al-33.5Mo-1.5Zr-0.3Si。 该合 金在500℃以下拥有优异的热强机能，并且拥有较高的室温强度，重要利用于航空发起机的压气机盘、叶片 、鼓筒等零件，也可用于造作飞机结构件。TC11钛合金大规格棒材铸造时，坯料单沉大，拥有变形抗力大、 锻透性差等特点，存在组织均匀性差，超声波探伤合格率低等问题。通过选取多种变形方式交替的铸造工艺 ，改善了TC11大规格棒材组织均匀性，提高了超声波探伤合格率。

1、尝试

1.1尝试资料

选取三次真空自耗电弧炉熔炼的TC11钛合金φ720mm铸锭，其化学成分切合尺度GB/T3620.1-2007要求。 金相 法测得该合金的β转变温度（相变点，T_β转）为1000~1005℃。

1.2尝试工艺及过程分析

铸造设备为25MN快锻机。工艺流程为：铸锭-->β区开坯铸造-->β区墩拔-->α+β区墩拔-- > 区成型-->取样-->试样热处置-->机加-->超声波探伤。

通例铸造工艺（原工艺）在墩拔时的变形方式为方截面墩粗、拔长（图1）。

凭据最幼周边法令，坯料在镦粗时，其断面状态将趋于圆形
；凭据最幼阻力定律，坯料的每一个质点都 沿其 最幼阻力即最短法线方向移动。由图1能够看出，原丁艺坯料各个区域的变形量不尽一样，而变形量的差距 又会导致组织差距。

矩形截面坯料在平砧间拔长时的每一次压缩，其内部的变形情况与镦粗很类似，同样存在变形不均匀的 景象 。

原通例铸造工艺出产φ200mm棒材的显微组织见图2、能够看出，组织均匀性较差，拥有肯定的方向性。

为了预防通例铸造变形时的不均匀景象，在镦粗时采取了圆形坯料镦粗的方式(图3)。在拔长时选取圆 形、 矩形、棱形、六边形、方形、圆形交替的变形方式(图4)。其改进后的工艺称为新工艺。原工艺与新工艺镦 拔方式及火次见表1。

选取圆形坯料镦粗时，最幼阻力方向即是的半径方向。可能有效预防矩形截面变形不均匀的问题。拔长 时通 过截面状态的交替变动从而实现坯料各个部位的均匀变形，削减变形死，改善组织均匀性。

通过上述新工艺路线造备制品尺寸为+φ200mm的棒材6批次。每批任取两支棒材切取厚度为20mm的试样 ，试 样热处置造度为：950℃保温60min／AC+530℃保温360min／AC选取箱式电阻炉(炉温控温精度±5℃)对试样 进仃热处置，在热处置过的试样上检测室温拉伸、高温拉伸、悠久机能及微组织。棒材依照GB／T5l93.2007 尺度进行100％超声探伤。

2、了局与分析

2.1棒材低倍

原通例铸造工艺出产φ200mm的棒材的低倍组织按GJB2744A-2007图1评级为3～5级，新工艺低倍组织评 级见 表2。

2.2棒材高倍组织

新工艺铸造的TC11钛合金棒材的显微组织 为两相区加工组织，无齐全原始B品界，组织藐幼、均匀，在 β转变基体上散布着等轴α+片状α，如图5所示。

2.3棒材力学机能

原工艺棒材室温及高温力学机能见表3。试样取自棒材长度方向靠近表侧面。

新工艺铸造的TC11钛合金棒室温拉伸机能见图6。试样取自棒材长度方向靠近表侧面随机取12个。

由图6可见，室温抗拉强度1080~1110MPa，屈服强度965~980MPa，均比原工艺高
；伸长率和收缩率略高 于原 工艺。

由图7可见，高温抗拉强度755~790MPa，屈服强度595~605MPa，均比原工艺高，机能差距性幼，从而说 明组 织均匀性好。

总之。新工艺铸造的TC11钛合金棒切合GJB2218A-2008力学机能要求。

2.4棒材的超声探伤

TC11钛合金锻棒的探伤无缺点。新工艺棒材杂波水平φ1.2mm-(6~8)dB，满足GB/T5193-2007尺度A1级要 求。

3、结论

(1)新工艺路线的变形方式可有效解除矩形截面变形时的不均匀景象，组织均匀性较好，满足超声

探伤要求。

(2)选取新工艺铸造的φ200mmTC11钛合金棒材各项力学机能指标均优于原工艺。

参考文件：

[1]张喜燕，赵永庆，白晨曦.钛合金及应 用[M].北京：化学工业出版社.2005.

[2]钛脊合金商标和化学成分.GB／ T3620.1—2007[S].

[3]王占学.塑性加工金属学[M].北京：冶 金工业出版社，1991.

[4]姚泽坤.铸造工艺学.西安：西北工业 大学出版社，1998.

[5]钛脊合金加工产品超声波探伤步骤 ：GB/T5193-2007[S].