TB3钛合金（名义成分Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al）是由西北有色金属钻研院自主研发的亚不变β型钛合金。该合金在固溶态可冷加工成型、可焊接
，在时效态强韧性匹配优良
，因而作为紧固件资料宽泛利用于航空、航天领域[1]。

有关热处置工艺对TB3钛合金棒组织和机能的影响已有一些钻研[2-6]
，但针对TB3钛合金固溶热处置钻研
，前期报路中往往属于定性的
，而分歧固溶造度热处置后组织的晶粒尺寸及其与力学机能之间的关系定量钻研尚未见报路。在现实出产过程中
，以固溶态交货的TB3钛合金幼规格棒材时时出现室温固溶强度不达标的景象。本钻研调查了固溶热处置中各项参数对TB3钛合金幼规格棒材晶粒尺寸和力学机能的影响
，旨在解决出产过程中存在的问题
，优化固溶热处置工艺。

1、试验过程

试验所用资料为3次真空自耗电弧熔炼的φ440mmTB3钛合金铸锭
，经过开坯、铸造、轧造得到的φ18mm、φ10mm的棒材。为保障样品原始状态一致
，固溶热处置试验所用试样从统一支棒材的中部陆续切取。使用光学显微镜观察显微组织。将显微组织照片中的多边形等轴β晶粒近似为面积一样的圆形
，以直径暗示该β晶粒的晶粒尺寸
，并统计均匀晶粒尺寸。使用Instron1185全能测试机在室温下（25℃）测试力学机能
，拉伸应变速度为0.00025s^-1。

2、试验了局与分析

2.1固溶温度

图1是经分歧固溶温度热处置后的φ18mmTB3钛合金棒材试样的显微组织。其固溶热处置造度别离为：（a）805℃/30min
，AC（AC指空冷
，下同）；（b）820℃/30min
，AC；（c）835℃/30min
，AC；（d）850℃/30min
，AC。通过对比能够发现
，随着固溶温度的升高
，在β相晶界处残留的未固溶的α相的含量逐步削减
，等轴β晶粒尺寸逐步增大。

对分歧固溶温度热处置后β晶粒的均匀晶粒尺寸进行统计推算
，图2是固溶温度对φ18mmTB3钛合金棒材试样均匀晶粒尺寸的影响。从图中能够看出
，固溶温度对均匀晶粒尺寸的影响出现两个阶段：当固溶温度幼于820℃时
，均匀晶粒尺寸增长缓慢
，固溶温度的升高对均匀晶粒尺寸的影响不显著
，固溶温度为805℃和820℃时均匀晶粒尺寸别离为14.13和14.35μm。当固溶温度大于820℃时
，随着固溶温度的升高
，均匀晶粒尺寸显著增大
，当固溶温度为835、850℃时
，均匀晶粒尺寸别离为17.93、21.44μm。

图3为固溶温度对φ18mmTB3钛合金棒材试样室温力学机能的影响。由图可见
，对于强度指标
，当固溶温度幼于820℃
，抗拉强度降落缓慢；当固溶温度大于820℃时
，随着固溶温度的升高抗拉强度迅速降落？估慷人婀倘芪露缺涠那飨蛴胪2中均匀晶粒尺寸随固溶温度变动的趋向相反
，抗拉强度随固溶温度升高而降落的幅度险些相近于均匀晶粒尺寸随固溶温度升高而增大的幅度。由于齐全固溶态不存在位错、第二相质点蹬装响室温强度的成分
，固溶态TB3钛合金棒材室温强化机造重要为细晶强化
，室温强度重要受晶粒尺寸影响
，晶粒尺寸越幼
，强度越高。图中固溶温度对于塑性指标的影响幅度较幼
，注明晶粒尺寸对于固溶态TB3钛合金棒材室温塑性影响较幼。

2.2冷却方式

图4为φ18mmTB3钛合金棒材试样805℃/30min固溶热处置后水淬的显微组织。相比使用一样固溶温度和保温功夫的空冷样品的显微组织（图1（a））
，水淬样品中残留的α相较少
，这是由于急剧冷却抑造冷却过程中α相的析出？绽溲泛退阊返木染Я３叽绫鹄胛14.13、14.02μm
，相差较幼
，注明对于TB3钛合金幼规格棒材而言
，固溶热处置冷却阶段晶粒没有足够的温度和功夫长大
，冷却方式对晶粒尺寸的影响较幼。

通过两种分歧冷却方式固溶热处置后的φ18mmTB3钛合金棒材试样室温力学机能见表1Ｄ芄豢闯
，由于分歧冷却方式对均匀晶粒尺寸的影响并不显著
，空冷样品和水淬样品的抗拉强度相当
，塑性也根基一样。

2.3保温功夫

对试样经810℃固溶热处置后别离保温40、80min后空冷。φ10mmTB3钛合金棒材试样经分歧保温功夫固溶热处置后的显微组织见图5。丈量统计其β晶粒均匀晶粒尺寸
，保温40min时均匀晶粒尺寸为26.56μm
，见图5（a）；保温80min时均匀晶粒尺寸为27.40μm
，见图5（b）。

能够看出
，固溶热处置保温功夫耽搁到之前2倍
，均匀晶粒尺寸的增长仅为3.16%
，增长幅度很幼。这是由于β型钛合金晶粒长大偏差很大[7]
，固溶温度下短功夫内晶粒迅速长大
，再耽搁保温功夫
，晶粒长大速度趋缓
，长大幅杜仔限。而固溶保温40min时晶粒尺寸早已趋于不变
，之后即便耽搁保温功夫
，晶粒尺寸的变动也较幼。因而
，在短功夫内晶粒迅速长大后
，持续耽搁固溶保温功夫对TB3钛合金棒材晶粒尺寸的影响较幼。在现实出产过程中
，若固溶热处置时保温功夫足以使晶粒尺寸迅速长大并趋于不变
，能够揣度
，对于固溶热处置后棒材必要逐根矫直
，当矫直首末件棒材的固溶保温功夫相差较大时
，不会对晶粒尺寸产生显著影响。

2.4沉复固溶热处置

φ10mmTB3钛合金棒材试样经810℃固溶别离保温40、80min
，并空冷。后再于810℃沉复固溶热处置80min后的显微组织见图6。丈量统计其β晶粒均匀晶粒尺寸
，图6（a）中的均匀晶粒尺寸为34.03μm（对应的固溶热处置造度为810℃/40min
，AC+810℃/80min
，AC）
，图6（b）中的均匀晶粒尺寸为36.05μm（对应的固溶热处置造度为810℃/80min
，AC+810℃/80min
，AC）。

将沉复固溶热处置的累计保温功夫与之前初次固溶热处置保温功夫一起比力
，能够看出
，从初次固溶热处置保温80min耽搁到沉复固溶热处置累计保温120min时
，均匀晶粒尺寸由27.40μm增大到34.03μm
，增幅达24.20%
，这与初次固溶热处置中从保温40min耽搁到保温80min时均匀晶粒尺寸3.16%的增长幅度比相差很大。将此增幅与沉复固溶热处置时从累计保温120min耽搁到累计保温160min造成的晶粒尺寸长大幅度（5.94%）相比力
，两者相差也很大。这注明沉复固溶热处置时
，累计保温功夫的增长并不是晶粒尺寸大幅增长的底子原因。

将进行沉复固溶热处置后的两个试样均匀晶粒尺寸与初次固溶热处置后的对应试样均匀晶粒尺寸相比
，别离增长28.13%和31.57%。

能够看出
，两个试样晶粒尺寸均显著增大且增幅相当。这注明
，沉复固溶热处置是晶粒尺寸大幅增大的原因。由于沉复固溶热处置能够显著增大TB3钛合金棒材均匀晶粒尺寸
，出产中应确保固溶热处置1次实现
，预防沉复固溶热处置。

3、结论

（1）对于TB3钛合金幼规格棒材
，固溶热处置时提高固溶温度使晶粒尺寸增大
，且分歧固溶温度区间内晶粒尺寸的增速分歧；固溶热处置初期晶粒迅速长大后
，持续耽搁固溶保温功夫对晶粒尺寸的影响较；固溶热处置后的冷却方式对晶粒尺寸的影响不显著。

（2）沉复固溶热处置
，能够显著增大TB3钛合金幼规格棒材的晶粒尺寸。

（3）固溶热处置通过影响晶粒尺寸进而对TB3钛合金幼规格棒材的力学机能产生影响
，晶粒尺寸越幼
，棒材的室温强度越高。

参考文件:

[1]韩明臣
，倪沛彤
，舒滢
，等．冷却速度对TB3合金组织和机能的影响[J]．罕见金属资料与工程
，2008
，37(4)：655-657．

[2]张贤明
，韩明臣
，倪沛彤
，等．热处置对TB3钛合金棒材组织和机能的影响[J].钛工业进展
，2010
，27(6)：30-33.

[3]何春艳
，叶红川
，曲恒磊
，等．热处置造度对TB3钛合金组织及机能的影响[J]．热加工工艺
，2011
，40(20)：181-182．

[4]刘娣
，张利军
，白钰
，等．TB3钛合金丝材的热处置工艺[J].热加工工艺
，2013
，42(22)：163-166.

[5]邸伟
，乔家英
，李永兵
，等．固溶时效对TB3钛合金冷镦紧固件组织与机能的影响[J]．金属热处置
，2016
，41(2)：123-126．

[6]刘娣
，刘幼花
，张晨辉
，等．时效工艺对TB3钛合金丝材组织及力学机能的影响[J]．铸造技术
，2017
，38(11)：2616-2618．

[7]《罕见金属资料加工手册》编写组．罕见金属资料加工手册[M]．北京：冶金工业出版社
，1984：28．