1、序言

TC11钛合金是新型航空设备上起头利用的一种α-β型钛合金，该合金是一种综合机能优良的热强钛合金，在500℃以下拥有优异的热强机能（高温强度、蠕变抗力等），并拥有较高室温强度及优良的热加工工艺机能，重要利用于航空发起机压气机盘、叶片、鼓筒及飞机结构件等零件
。随着航空领域技术的不休发展，航空零件的造作对钛合金的机能提出了较高的要求，其机能与资料内部组织结构亲昵有关，通过选取相宜的热处置工艺进行内部显微组织的调控，可获得拥有优异组织机能迪胙合金零件 [1-4]
。

本文钻研了TC11钛合金在双沉退火和固溶时效两种热处置工艺下的组织和机能特点，确定了固溶时效工艺作为提高抗拉强度的最终强化热处置工艺，并进行分歧固溶、时效工艺参数的热处置试验，分析了TC11钛合金固溶时效工艺参数-显微组织-力学机能之间的相互影响机造，并对固溶和时效工艺参数进行优化分析，得到了可获得良好组织机能的强化热处置工艺组合，达到了图样对零件力学机能的要求，且为后续的TC11钛合金理论钻研堆集了丰硕的数据，拥有沉要的理论和工程现实意思
。

2、试验资料及步骤

2.1 试验资料及规格

本钻研试验用TC11钛合金的化学成分经入厂复验合格，其含量切合GJB-2218A—2008尺度中的成分要求
。 热处置工艺试棒尺寸为φ16mm×400mm，资料初始状态为双沉退火，显微组织如图1所示，组织状态为典型双态组织，由肯定含量白色等轴球状的初生α相和散布着藐幼针状次生α相的β转变组织组成
。

2.2 试验步骤

凭据TC11钛合金有关技术尺度和文件钻研结论，造订试验钻研热处置工艺造度，选取微机节造电子全能试验机CMT5105进行拉伸试验检测力学机能，显微组织检测为在试棒上切取组织观察试样，经镶嵌、磨抛和侵蚀后造作TC11金相试样，选取蔡司Axio Imager A1m金相显微镜进行显微组织观察并拍摄组织照片
。

3、会商和分析

3.1 分歧热处置工艺对TC11组织机能的影响凭据TC11钛合金有关热处置技术尺度，造订了分歧热处置工艺试验造度，见表1，别离为试验号A、B和C，试验号A为固溶+时效热处置造度，试验号B和C为双沉退火热处置造度，按表1中热处置造度进行工艺试验
。

对热处置后的试棒进行拉伸机能检测，获得的抗拉强度值见表1，可知均满足不了图样划定的抗拉强度1150MPa±100MPa要求，试验号A固溶时效的强度值偏高，超过上限值，而试验号B和C双沉退火的强度值偏低，达不到下限值
。

试验号A、B和C的显微组织照片如图2所示
。图2a为固溶、时效状态组织，由图可知，在α+β两相区上部温度加热后，淬火急剧冷却，保留下来大量的亚不变β相，是一种过鼓和固溶体（多稳相），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，并交叉分列在β转变基体上，并蕴含少量初生α相
。图2b和图2c为双沉退火状态组织，由白色等轴球状的初生α相和散布着少量藐幼针状次生α相的β转变组织组成
。对比图2中的组织，可知固溶时效状态中的等轴初生α相数量显著少于双沉退火状态且尺寸较大，而针状次生α相的含量显著多于双沉退火状态，由文件[2]可知，随着针状次生α相的增长，交错分列的α相界面故障了滑移的进行，使得合金变形难题，其强度逐步增长，而随着初生等轴α相的增长，其强度降低，塑性和韧性增长，可知固溶时效强度显著高于双沉退火
。

3.2 分歧固溶、时效工艺造度对TC11组织机能影响

凭据以上分析可知，选取双沉退火较难达到图样技术要求，结合上述钻研结论，造订TC11钛合金固溶、时效热处置工艺造度，见表2
。通过对固溶、时效热处置工艺参数进行试验钻研，别离钻研固溶温度、固溶功夫、时效温度和时效功夫对其显微组织和力学机能的影响法规
。

将表2中9组热处置试棒加工成拉力试样检测力学机能，获得的力学机能值见表3
。由表3可知，试验号1、4和8对应的强度值可满足1150MPa±100MPa的要求，且拥有较好的塑性
。

凭据文件[1-2]可知，TC11钛合金固溶功夫和时效功夫对力学机能影响不大，图3为TC11钛合金分歧固溶温度和时效温度下的抗拉强度变动曲线，由图可知，固溶温度为930℃和950℃时，抗拉强度值随时效温度的升高而降低，固溶温度为980℃时，抗拉强度值随着时效温度的升高先升高后降低
；其时效温度为530℃时，抗拉强度值随着固溶温度的增高先升高后降低，其时效温度为600℃和650℃时，抗拉强度值随着固溶温度的升高而增高
。

别离将9组热处置试棒造备金相组织观察试样，图4为选取显微镜拍摄的500倍下TC11显微组织照片，按图片挨次别离对应表2中的试验号
。由图4可知，试验号1、4和8的显微组织为典型双态组织，由白色等轴初生α相和散布着藐幼针状次生α相的β转变组织组成，与图2a对比可知，图4a、4d和4h中的初生α相含量较多，藐幼针状次生α相较少，所以抗拉强度值有所降低
。由图可知，其时效温度为600℃和650℃时，随着固溶温度的升高，初生α相含量不休削减，β转变组织增多，使得强度不休提高
；当固溶温度为930℃和950℃时，随着时效温度的升高，β转变组织上次生α相不休长大，使得强杜仔所降低
。

4、实现语

1）TC11钛合金双沉退火和固溶时效热处置工艺获得的组织状态有所差距，固溶时效状态中的等轴初生α相少于双沉退火状态且尺寸较大，而针状次生α相的含量显著多于双沉退火状态，导致固溶时效强度高于双沉退火的强度
。

2）当固溶温度为930℃和950℃时，抗拉强度值随着时效温度的升高而降低，固溶温度为980℃时，抗拉强度值随着时效温度的升高先增高后降低
；其时效温度为530℃时，抗拉强度值随着固溶温度的增高先升高后降低，其时效温度为600℃和650℃时，抗拉强度值随着固溶温度的升高而增高
。

3）得出3组固溶时效热处置造度的强度值切合图样的要求领域，组织由白色等轴初生α相和散布着藐幼针状次生α相的β转变组织组成，热处置造度别离为30℃×0.5h/600℃×6h、 930℃×1h/650℃×3h和950℃×1.5h/650℃×6h，对应的强度均匀值别离为1210MPa、1155MPa和1170MPa
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参考文件：

[1] 唐光听，朱张校. TC11合金在分歧热处置前提下的显微组织分析[J].罕见金属，2002，26（2）：146-148.

[2] 王金惠. TC11钛合金的高温变形行为及热处置工艺对合金组织机能的影响[D].长沙：中南大学硕士学位论文，2010.

[3] 姚梦，刘勇，朱景川.TC11钛合金双沉热处置工艺设计[J].热处置技术与设备，2016，37（5）：65-70.

[4] 张雪敏，张伟，李海峰，等. TC11钛合金大规格环材的组织与机能钻研[J].铸造与冲压，2019（19）：58-61.