TC4钛合金是20世纪40年代初期研造成功的一种中等强度的口β型钛合金，拥有良好的综合机能，誉称全能合金，是最早最宽泛用于飞机结构的通用钛合金，蕴含钛板材、钛棒材和锻铸件等，重要用于造作飞机结构中梁、接头和隔框等中等承力构件及紧固件、发起机电扇和压气机盘及叶片等[1-3]。我国疆域辽阔，南北温差大，最低温度曾达到-52.3℃。在低温环境及介质前提下，资料内部组织结构可能会有所扭转，并引起资料的力学、物理机能的变动[4-6]。若是TC4钛合金在低温环境中产生了影响资料机能的微观组织变动，将对航空发起机的飞行寿命和飞机的飞行安全造成极大的影响。因而相识TC4钛合金在低温环境前提下的力学和物理个性及微观组织变动，对航空发起机与飞机的结构设计和构件的安全使用至关沉要。

1、尝试资料与尝试步骤

本工作所用TC4钛合金取自直径14mm的热轧棒材。该棒材的热处置造度为在750℃下保温1.5h，而后空冷。合金的化学成分如表1所示。TC4棒材参照GB/T 13239-2006尺度加工成如图1所示的低温拉伸试样。尝试过程如下：首先在室温下将试样夹持固定在恒温箱内；而后利用液氮将恒温箱冷却到243K；试样在低温环境中静置45min后，在该环境中 以0.2mm/min的加载速度测试其拉伸机能。对原始状态试样和经过一样低温处置但没有进行拉伸测试的试样，利用X射线衍射(XRD)钻研合金的相组成，而后比力其变动。对原始状态试样和经低温处置后但没有进行拉伸测试的试样进行表表抛光和侵蚀后，利用金相显微镜对比观察合金的金相组织。侵蚀剂由10mL HF，5mL HNO。和85mL H20混合而成。

2、了局与会商

图2为TC4钛合金在243K低温下的典型拉伸应力一应变曲线。由图可知，TC4钛合金在243K低温下的拉伸过程中，当达到屈服强度后，随着应变的增长，应力略微增长，当应变量达到2％直到靠近瞬断前，应力根基维持不变即屈服强度很高。这注明TC4合金在低温下仍拥有优良的塑性，在恒应力下产生塑性滚动，低温下拉伸断裂时，出现颈缩景象，出现塑性断裂特点。

表2列出了TC4钛合金在室温下和243K低温下的拉伸机能。由表可知，TC4钛合金在243K低温环境下的抗拉强度和屈服强度显著高于室温下的抗拉强度和屈服强度，这注明，低温处置使TC4的微观结构产生了有利于拉伸机能的变动，由于其力学机能和使用机能在很大水平上取决于显微组织[7]。但是TC4钛合金在低温下的延长率显著降低了，注明固然TC4 在243K低温下依然拥有优良塑性，但是其塑性比室温有所降落。

图3示出了TC4钛合金原始状态和经低温处置后的微观组织结构。由图3a可知，原始状态时，TC4是由a固溶体和存在于a晶粒间的p固溶体析出相，即魏氏体a相组成。由图3b可知，低温处置后，TC4钛合金的显微结构在光学显微尺度下并没有显著的变动。

图4给出了TC4钛合金原始状态和低温处置状态的XRD曲线，图中TC4代表原始状态，TCAT代表低温处置状态。由原始状态的XRD曲线可知，原始TCA钛合金拥有巾Ti和pTi两种相结构，且a固溶体沿(101)晶面拥有显著的取向成长，这个了局与图3所示显微结构是一致的。低温处置后TCA钛合金中的相结构没有产生性质变动，依然是α-Ti和β-Ti两种相结构。从图中两个特点峰的强度来看，低温处置前后p固溶体的相结构根基没有变动。但低温处置后，α固溶体的(101)晶面的特点峰强度变弱，而其他晶面的特点峰强度没有扭转，注明a固溶体沿(101)晶面的取向变差。取向性变差后，裂纹沿着(101)面持续扩大的难度变大，钛合金的抵抗断裂的能力提高，导致TCA钛合金在243K低温下的抗拉强度提高，而塑性有所降落。

3、结论

(1)TC4钛合金在243K的拉伸强度和屈服强度高于室温时的值，但延长率有肯定水平的降落。

(2)243K低温下，a固溶体取向性变差是TC4钛合金低温拉伸强度和屈服强度提高的原因。

参考文件

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[4]刘春立，何涛，富大欣．航天结构资料低温力学机能测试技术[刀．低温工程，1999，(3),17～23．

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