1、媒介

钛脊合金拥有密度幼、比强度高、耐高温、耐侵蚀、无磁性、线膨胀系数幼、生物相容性好蹬着点［1］。从20世纪50年代起头，被宽泛利用于航空航天、军事、医疗、石油、化工等领域，并且领域逐步扩大，受到世界列国的高度器沉。目前在国民经济中的职位至关沉要，其利用水平已成为衡量一个国度工业水平的沉要尺度。近年来，随着航空航天技术的不休发展，对航空发起机推沉比及飞机机动机能提出了更高的要求，从而促使了高温钛合金的发展［2－3］。

Ti60合金是我国自主研造的一种新型近α型高温钛合金，该合金中参与了少量Ta元素，用来提高合金的蠕变机能，同时通过增长少量C元素来扩大其热加工窗口。对于退火态近α型钛合金，其组织中蕴含α和β两相，凭据铸造和热处置造度的分歧，α和β相描摹和比例会产生肯定的变动，进而影响合金的力学机能［4］。因而，严格节造合金的热加工过程拥有沉要意思。钻研了Ti60合金的等温铸造工艺，深刻分析了不一致温铸造温度对该合金组织及力学机能的影响，为最终获得该合金工艺、组织和机能之间的优良匹配以及扩大其利用领域提供理论基础。

2、尝试资料与步骤

尝试用的铸造棒坯由宝鸡钛业股份有限公司提供。用金相法测得其相变点为1050℃。原资料棒坯经陕西宏远航空铸造有限责任公司改锻后的显微组织为典型的等轴组织，见图1。

改锻实现后将棒材分为4段，别离选取设计的4种分歧的等温铸造工艺进行铸造，铸造温度领域覆盖了整个安全加工领域，即980℃两相区低温铸造、1010℃通例铸造、1035℃近β铸造、1070℃β铸造，变形量均为60%。锻后水冷，再对其进行热处置。所选取的热处置造度均为1030℃×2h/OC+700℃×2h/AC。选取OLYMPUSPM－T3光学显微镜观察试样的显微组织，选取全能资料试验机，依照GB/T223—2002尺度进行拉伸机能测试。为了得到合金在现实使用环境中的机能，还对试样进行了热露出处置，测试热不变机能。

3、了局与会商

3.1锻态组织描摹

Ti60合金经分歧温度的等温铸造工艺铸造后的锻态组织照片如图2所示。由图可见，等温铸造温度对Ti60合金的相描摹及α、β相比例影响很大。

在980℃铸造时，由于铸造温度很低，组织中含有80%～90%的等轴初生α相，β转变组织很少。当铸造温度为1010℃时，初生α相含量削减到60%左右，β转变组织所占比例增多，次生α板条厚度增长。进一步升高铸造温度到1035℃后，发现初生α相含量进一步削减，并且组织混乱水平增长，初生α相天堑参差不齐，呈锯齿状，次生α板条厚度进一步增长，如图2c所示。初生α相天堑参差不齐的景象与TC11合金中观察到的景象类似［5］，这种不规定的天堑通常是组织参加变形的了局，同时也批注组织内部存储了较多的畸变能而处于不不变状态［6－7］。而次生α条的粗细和它的形核地位的数量有关，形核地位越多，得到的α条越藐幼，而形核地位时时依赖于组织中亚结构、位错等缺点的数量。

铸造温度越高，原子扩散速度越大，动态回复和再结晶的水平越大，组织中的晶体缺点越少。因而，条状α的形核地位越少，厚度越大。当在1070℃铸造时，铸造温度超过了合金的相变点，组织中α相已全数转变为高温β相，在随后的冷却过程中，次生条状α沿原始β晶界形核析出，最终得到网篮组织，如图2d所示。

3.2锻后热处置对Ti60合金组织的影响

Ti60合金经分歧的等温铸造工艺铸造后，再经1030℃×2h/OC+700℃×2h/AC热处置后的金相照片如图3所示。两相区铸造组织经热处置后仍由等轴初生α相和转变β组织组成，但与未经热处置的相比，组织描摹产生了很大的变动。980℃等温铸造的Ti60合金经热处置后，组织中原始β晶界变得很清澈，等轴α相重要散布在原始β晶界上，其含量在10%左右，如图3a所示。而1010℃和1035℃等温铸造的Ti60合金经热处置后，其组织特点与980℃铸造的差距较大。1010℃铸造的(图3b)，初生α相描摹呈等轴状或拉长状，含量在25%～30%左右，原始β晶界不显著;1035℃铸造的(图3c)，组织十吩旖均，初生α相均呈藐幼的等轴状，同时β转变组织中的次生α条较细且分列混乱。在单相β区铸造的(图3d)，组织中原始β晶界较显著，原始β晶粒被拉长且拥有肯定的方向性，阐发为典型的回复特点。

3.3等温铸造工艺对Ti60合金力学机能的影响

3.3.1室温拉伸机能

经不一致温铸造工艺铸造后的Ti60合金室温拉伸机能如图4所示。由图4可见，随着等温铸造温度的升高，合金的抗拉强杜仔所增长，而塑性显著降低。这重要是由于随着铸造温度的升高，组织中的初生等轴α相削减，在随后的热处置过程中，更多的等轴α相转变为β相，使转变β相的过鼓和度增大，从而增大析出二次α相的驱动力，使得在冷却过程中更多的二次条状α相弥散析出，组织中α与β相界面增长，变形过程中位错活动的阻力增大，从而使得合金的强度升高，塑性降低。铸造温度进一步升高以来，合金的强度降低，塑性升高。这是由于铸造温度1035℃略高于固溶温度(1030℃)，因而在热处置过程中等轴α含量根基不变，等轴α相重要产活泼态回复和球化，组织变得越发均匀，原始β晶粒略有长大，从而导致强度降低，塑性升高。同样的景象也在TC11钛合金中观察到［8］。等温铸造温度达到1070℃后，由于铸造温度逾越相变点20℃，得到的是全片层组织，在随后的热处置过程中组织进一步粗化，合金强度和塑性均较低。

3.3.2热不变机能

分歧温度等温铸造的Ti60合金经热处置后，在600℃热露出100h测试其室温拉伸机能，了局示于图5。从图5能够看出，经热露出以来，在980℃和1010℃铸造的坯料，其强度和塑性根基相当，而1035℃铸造的坯料，强度略低，塑性却比前两者高，β铸造的塑性最低。

将图5与图4中的室温拉伸机能相比可见，经热露出以来，几种铸造方式合金的强度均有所升高，而其塑性均有较大幅度降落，这与在其他钛合金中发现的法规是一致的［9－10］。其中，两相区低温铸造(980℃)的合金断面收缩率降落最大，为73%;其次为β铸造(1070℃)的合金(断面收缩率降落64%)，而近β铸造(1035℃)的合金断面收缩率降落幅度最幼，为52%？杉，近β铸造能够获得较好的热不变机能。Donlon等［11］钻研了Ti－1100、Ti－6242S和IMI834合金在550℃到600℃领域内的热不变机能，同样发现经热露出以来，试样的强度略有增长而塑性急剧降落:对于单相β区加工的Ti－1100合金，经600℃热露出以来，其延长率最幼只有1%左右，而对于α/β两相组织的IMI834合金，其塑性根基维持在6%～8%领域内。由此可见，Ti60合金在600℃下的热不变机能优于Ti－1100合金，而两相组织Ti60合金的热不变机能与两相IMI834合金的热不变机能相当。

4、结论

(1)在两相区温度领域内铸造，随等温铸造温度的升高，Ti60合金锻态组织中初生等轴α相含量逐步削减，β转变组织所占比例增多，次生板条α厚度增长。单相β区铸造得到全片层组织。分歧组织结构经同样热处置工艺处置后组织差距较大。

(2)在两相区低温铸造的合金拥有最好的塑性，通例铸造合金强度升高，塑性降低。近β铸造合金的强度较通例铸造合金低，塑性略高。而β铸造合金强度和塑性均较低。

(3)热露出对Ti60合金机能影响较大。经600℃×100h热露出以来，合金均阐发出强度略有升高，而塑性大幅降低。两相区低温铸造合金塑性损失水平最大，其次为通例铸造合金，近β铸造的合金塑性损失水平最幼。

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