TC11钛合金属于高Al当量马氏体型α+β 钛合金，该合金拥有优异的高温强度，热不变性及抗蠕变机能，被宽泛利用于航空航天领域。TC11钛合金作为沉要的航空和宇航资料，重要用于造作服役温度在500℃以下的航空发起机压气机盘、叶片、鼓筒等零件及飞机结构件等。随着航空航天技术的飞速发展，对这些关键部件用钛合金的机能要求越来越高，要求其拥有越发优异的综合机能。而钛合金的综合机能与其最终的组织状态、相的比例、晶粒的大幼及散布情况亲昵有关。

目前，铸造是钛材热加工中最常用且最有效的加工步骤。不仅能够直接铸造成工件的状态，还能够优化其微观组织，改善其力学机能。但是，铸造存在遗传性，会造成制品棒材、饼材、环锻件等组织不均匀问题，尤其是大型的饼、环锻件。为此，我们选取多火次换向镦拔铸造工艺造备大规格环材，该变形方式能够使原始坯猜中的铸态晶粒得到充分破碎和再结晶，从而解除了制品中出现的金相缺点。同时，钻研热处置工艺对大规格环材组织、力学机能的影响，从而确定最优化的热加工工艺。

1、尝试资料及步骤

本文尝试所用资料为TC11钛合金铸锭，选取3 次VAR 熔炼，锭型φ 700mm，其重要化学成分：Al：6.7%，Mo：3.3%，Zr：1.8%，Si：0.3%，其余为Ti。经金相法测定其相变点为1016 ℃，铸锭经β 相区开坯铸造，α+β 相区环坯铸造、冲孔， 扩孔成形铸造造得制品规格为φ 830mm/φ 520mm×220mm。在环材高度方向上截取试样环进行热处置尝试，热处置在箱式电阻炉中进行，其规划见表1。

为钻研环材组织和力学机能的均匀性，将大规格环材按优化出的热处置工艺造度进行整体热处置后，沿厚度方向分为表表层、1/2 层和内表层，沿高度方向分为上表表、H/4、H/2、3H/4 和下表表（H 为环材高度），共15 个地位，进行室温拉伸机能检测，查核其力学机能的均匀性，观察分歧方向的显微组织，查核其组织的均匀性。

2、尝试了局与分析

固溶温度对TC11钛合金环材机能的影响

1）固溶温度对TC11钛合金环材组织的影响。

图1 为TC11钛合金环材经过950℃～ 990℃固溶处置+530℃时效处置6 幼时后的显微组织。在分歧固溶温度+ 时效处置后，TC11 环材显微组织是由等轴初生α 相和β 转变组织组成，β 转变组织上散布着藐幼的针状和短棒状次生α 相。随着固溶温杜咨950℃升高到990℃，等轴初生α 相含量逐步削减，由950℃时的50% 逐步递减至990℃时的10%，且初生α 相晶粒尺寸逐步增大。同时，随着固溶温度的升高，针状次生α 相含量逐步增长且变得越发藐幼弥散。同时，陪伴着部门初生α 相的逐步溶化，未转变的β 相基体含量的鼓和度增大，为次生α 相的析出增大了驱动力，促使次生α 相的含量逐步增多且藐幼而弥散。

2）固溶温度对TC11钛合金环材力学机能的影响。

TC11钛合金环材经过分歧固溶温度处置后的力学机能如图2 所示。

随着固溶温杜咨950℃升高到990℃，TC11 合金的强度先升高后降低，970℃达到峰值，塑性先降低后升高，970℃时为低谷，相比强度的变动，塑性变动趋向较缓。在室温下，起重要强化作用的是位错，随着固溶温度升高，提供的相变驱动力促使次生α相的析出，在塑性变形时，弥散的α 相周围产生的应力场故障了位错活动，同时α 和β 相的界面产生 弥散强化，使强度大幅提高

；随着固溶温度950℃升高到970℃，其塑性变动不显著，断面收缩率和锻后伸长率略有降低。随着固溶温度升高到980℃，初生α 相含量骤减，且初生α 相长大，导致两相间相界面较少，对位错的故障作用减弱，从而使强度降落，塑性变动略有提高，由此可知，在970℃固溶时，TC11钛合金的强韧性匹配最优。

冷却速度对TC11钛合金环材机能的影响TC11钛合金经970℃固溶处置后，分歧冷却速度的力学机能见表2。由表2 能够知，固溶后选取水冷比空冷抗拉强度高260MPa，屈服强度高约220MPa，同时水冷的塑性骤降。图3 为TC11钛合金970℃固溶处置后水冷的SEM 组织，由图3 可知，水冷时，高温固溶处置时大量的亚不变β 相被固定下来，在随后的低温时效过程中，较多的次生α 相从亚不变β 相分化出来，并交叉分列在β 转变基体上。由于冷却速度快，过冷度大，再结晶晶粒来不及长大，同时引起了晶格畸变，促使在时效过程中，大量藐幼、无方向性的针状α 相从亚不变β 转变相中析出。这些大量的藐幼次生α 相，交错分列，相界面故障了滑移的进行，从而使合金变形难题，因而，片状β转变组织越多，强度越高，塑性越差。

TC11钛合金环材机能均匀性钻研为提高合金的使用不变性、机能的不变性，在现实出产利用中，TC11钛合金大型饼材、环锻件均是在热处置状态下服役。钻研热处置工艺对TC11钛合金组织和机能的影响，得出最优的热处置造度为970℃/保温2hAC+530℃ /6hAC。将文中大规格环材φ 830mm/φ 520mm×220mm 依照此热处置造度整体热处置后，钻研其组织和机能的均匀性。图4 为TC11 环材沿壁厚和高度方向分歧地位的显微组织，由图4 可知，选取多火次换向镦拔铸造工艺造备大规格环材，环材在高度方向以及厚度方向的组织均为双态组织，且组织均匀散布，等轴初生α 相晶粒尺寸大幼均匀散布。对比图4 和图1 中(c)，均为970℃ / 保温2hAC+530℃ /6hAC 处置后的组织，发现图1(c) 中初生α 相含量比图4 中少，而次生α相略多于图4。

图5 为TC11钛合金环材分歧地位的力学机能，由图5 可知，该环材在径向和厚度方向的力学机能均匀性优良，抗拉强度Rm 的极差值为15MPa，屈服强度Rp0.2 的极差值为18MPa，断后伸长率A 的极差值为4.5%，断面收缩率Z 的极差值为12%。对比图5和表2，一样固溶时效处置后，试样热处置比环材整体热处置机能逾越约80MPa，塑性变动不大。在现实出产过程中，能够通过加快环材在空气中冷却速度而提高其强度。

三、结论

1、TC11钛合金随着固溶温度的升高，初生α相含量逐步削减，且初生α 相晶粒尺寸逐步增大，次生α 相含量逐步增多。室温强度随着固溶温度的升高先升高后降低，同时塑性变动幅度不大。

2、随着冷却速度的加快，TC11钛合金强度增大，塑性骤降。

3、 选取多火次镦拔换向铸造的TC11 大规格环材的组织和力学机能均匀性优良。在970℃ /2hAC+530℃ /6hAC 固溶时效后，环材拥有不变的强塑性。