TC11鈦合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)是以俄羅斯的BT9合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)為基(ji)礎的改進合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)，名義成分為Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，屬于(yu)α+β馬氏體型熱(re)強(qiang)鈦合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)，綜合(he)(he)(he)(he)力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好(hao)，在500℃以下具有優異的熱(re)強(qiang)性(xing)(xing)(xing)能(neng)和良好(hao)的熱(re)加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝性(xing)(xing)(xing)能(neng)，可以進行焊(han)接和各種方式的機(ji)(ji)(ji)加(jia)工(gong)(gong)，是我(wo)國航空發動(dong)機(ji)(ji)(ji)上應(ying)用(yong)數(shu)量(liang)最多的鈦合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)[1]，主(zhu)要應(ying)用(yong)在航空發動(dong)機(ji)(ji)(ji)壓氣機(ji)(ji)(ji)的零部件(jian)(jian)，如葉片(pian)、盤件(jian)(jian)、鼓筒和軸(zhou)類等，也可用(yong)于(yu)制造(zao)飛(fei)機(ji)(ji)(ji)結構(gou)件(jian)(jian)[2]。TC11鈦合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)熔點高、熱(re)加(jia)工(gong)(gong)溫(wen)度范(fan)圍窄，一般(ban)不超過150℃；熱(re)加(jia)工(gong)(gong)變(bian)形(xing)抗力(li)遠遠高于(yu)TC4鈦合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)；對退火溫(wen)度十分敏感；工(gong)(gong)業(ye)上應(ying)用(yong)的鈦合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)結構(gou)件(jian)(jian)大多需要塑性(xing)(xing)(xing)變(bian)形(xing)處理(li)之后再進行機(ji)(ji)(ji)械加(jia)工(gong)(gong)，加(jia)工(gong)(gong)周(zhou)期較長，且(qie)材料(liao)利用(yong)率(lv)極低(di)；常規塑性(xing)(xing)(xing)變(bian)形(xing)處理(li)后顯(xian)微組織為等軸(zhou)組織，其高溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)、斷裂(lie)韌性(xing)(xing)(xing)和抗裂(lie)紋(wen)擴展能(neng)力(li)稍差一些[3]。

激光金屬沉積增材制造技術（LaserMetalDepo-sition，LMD）是以高功率高亮度的激光為熱源，采用粉末同步送進的方式，將待熔粉末直接送入高能束激光產生的熔池中，由機床或機器人引導高能束激光逐層按軌跡行走，層層堆積最終成型出三維立體金屬零部件。激光金屬沉積增材制造可以精確控制能量輸入、光斑直徑（熔道寬度）、成形方式、掃描路徑和層厚，實現任意復雜形狀金屬零件的成型制造。對于需求輕量化、高效、高可靠性的航空航天用形狀復雜的薄壁構件，采用傳統鈦合金鍛件制造，機(ji)械加工余量大，制造成(cheng)本高，制造周期長，且需要專用鍛造模具。激光(guang)金屬沉積增材制造技術(shu)可實(shi)現大型(xing)(xing)復雜薄壁構件的短流程、低(di)成(cheng)本、快速(su)一體成(cheng)型(xing)(xing)。

利用激光(guang)熔(rong)融沉積近(jin)凈成(cheng)形(xing)技術制造TC11鈦合金結構件(jian)，不僅可以得到網(wang)籃組織(zhi)，提高(gao)材(cai)料的斷裂韌性和疲(pi)勞抗裂紋擴展(zhan)能(neng)力[4]，而(er)且(qie)可極大地縮短加工周期，提高(gao)材(cai)料的利用率，同時又節約了加工成(cheng)本。

現試驗研究了激(ji)光功率及熱處理工(gong)藝(yi)對TC11鈦(tai)合金顯微組(zu)織和力學性(xing)能(neng)的(de)影響(xiang)，為其組(zu)織與性(xing)能(neng)的(de)調(diao)控提供依(yi)據，同(tong)時為后期(qi)TC11鈦(tai)合金構件的(de)激(ji)光沉積(ji)制(zhi)造(zao)以及激(ji)光修復奠定基礎(chu)。

1、試驗材料和方法

1.1試驗材料

試驗用(yong)原(yuan)材(cai)料為(wei)TC11鈦合金粉(fen)(fen)末，此粉(fen)(fen)末是(shi)通過(guo)等(deng)離子旋轉(zhuan)電極熔化(hua)、氬氣霧化(hua)法制取的粒(li)度范圍為(wei)-60~+200目的球形粉(fen)(fen)末，其化(hua)學成分及粒(li)度分布具體見表(biao)1~2。

激光熔融沉積(ji)采用鑫精合激光科技(ji)發展（北京）有限公(gong)司(si)（簡稱鑫精合公(gong)司(si)）自(zi)制的型號(hao)為TSC-S2510、額定(ding)功率為10kW的設備（圖(tu)1），成形倉(cang)中的惰性保護氣體為氬氣。激光沉積(ji)方(fang)向和(he)力學(xue)性能取樣方(fang)向如圖(tu)2所(suo)示。

1.2激光(guang)沉積參(can)數(shu)和熱處理工藝的制定

按照(zhao)鑫精合(he)公(gong)司(si)成(cheng)熟的(de)激光(guang)沉(chen)積工藝參數(shu)，激光(guang)功(gong)率選擇(ze)7.0~7.4kW。

TC11的(de)名義(yi)β轉(zhuan)變溫(wen)(wen)(wen)度為(wei)(wei)(wei)1000℃[5]，依(yi)據GJB3763A—2004《鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金熱處理》，去應力(li)退火工(gong)藝采用750℃保溫(wen)(wen)(wen)1h爐冷(leng)(leng)至600℃出(chu)爐空冷(leng)(leng)，性能控(kong)制最終(zhong)熱處理采用固(gu)溶(rong)時(shi)效工(gong)藝。固(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)(wen)度選擇了950℃、970℃和990℃三(san)種，保溫(wen)(wen)(wen)時(shi)間統一為(wei)(wei)(wei)1h，冷(leng)(leng)卻方式(shi)為(wei)(wei)(wei)空冷(leng)(leng)。時(shi)效溫(wen)(wen)(wen)度為(wei)(wei)(wei)530℃，保溫(wen)(wen)(wen)時(shi)間為(wei)(wei)(wei)6h，冷(leng)(leng)卻方式(shi)為(wei)(wei)(wei)空冷(leng)(leng)。研究(jiu)固(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)(wen)度對激光沉積TC11鈦(tai)合金強度和塑性的(de)影響。

1.3試驗方法

用HF+HNO₃+H₂O（1：5：10）溶(rong)液腐蝕金相(xiang)試塊，采用(yong)MZ4000型號光學顯微鏡（OM）進行顯微組織觀察(cha)。

拉伸試(shi)(shi)(shi)(shi)棒按(an)(an)照(zhao)(zhao)(zhao)GB/T228.1—2010《金(jin)屬材(cai)料拉伸試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)第(di)1部分：室(shi)溫(wen)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法(fa)》在CMT-100電(dian)子(zi)(zi)式萬能試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)上進(jin)行室(shi)溫(wen)拉伸試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，按(an)(an)照(zhao)(zhao)(zhao)GB/T228.2—2015《金(jin)屬材(cai)料拉伸試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)第(di)2部分：高(gao)溫(wen)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法(fa)》在CMT5504微機(ji)控制電(dian)子(zi)(zi)萬能試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)上進(jin)行500℃高(gao)溫(wen)拉伸試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。 沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)按(an)(an)照(zhao)(zhao)(zhao)GB/T229—2020《金(jin)屬材(cai)料夏比(bi)擺(bai)(bai)錘(chui)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法(fa)》在型號為ZBC2302-CE的(de)擺(bai)(bai)錘(chui)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)上進(jin)行室(shi)溫(wen)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。 每項測(ce)定(ding)值取3件試(shi)(shi)(shi)(shi)棒或試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)的(de)平均值。測(ce)出相應的(de)抗拉強度、屈服強度、伸長率、斷面收縮率、沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)功和沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)韌性。

2、試驗結果和討論

2.1激光(guang)功率對顯微組(zu)織的影響

不(bu)同(tong)激光功率(lv)沉積(ji)并經(jing)去應(ying)力(li)退火后所對(dui)應(ying)的(de)TC11鈦合金不(bu)同(tong)截面部(bu)位的(de)顯微(wei)組織如圖3所示(shi)。

圖3中顯示，去應力退火態的組織主要由初生α_p（白色塊和條）和次生α_s及晶間(jian)(jian)β（黑色）組(zu)(zu)成(cheng)。在相(xiang)(xiang)變(bian)點（1000℃左右）以下較低(di)(di)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)（750℃）進行去應力退火時(shi)(shi)，α相(xiang)(xiang)沒有(you)大(da)(da)的(de)(de)變(bian)化，等軸α相(xiang)(xiang)（白色塊狀(zhuang)(zhuang)）和細條(tiao)(tiao)狀(zhuang)(zhuang)α相(xiang)(xiang)（白色長條(tiao)(tiao)）同時(shi)(shi)存(cun)在，大(da)(da)量細條(tiao)(tiao)狀(zhuang)(zhuang)α相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)互交(jiao)叉形(xing)(xing)成(cheng)細小的(de)(de)網(wang)籃(lan)，即被β相(xiang)(xiang)（黑色）中(zhong)間(jian)(jian)層(ceng)隔(ge)開的(de)(de)條(tiao)(tiao)狀(zhuang)(zhuang)α相(xiang)(xiang)，統稱(cheng)為(wei)β轉變(bian)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)，兩種組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)共(gong)存(cun)合稱(cheng)為(wei)雙態組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)[6]，由于(yu)此雙態組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)都存(cun)在著塊狀(zhuang)(zhuang)α相(xiang)(xiang)分布不(bu)均勻的(de)(de)共(gong)性(xing)，且隨著激光功(gong)率的(de)(de)提高，條(tiao)(tiao)狀(zhuang)(zhuang)α相(xiang)(xiang)長徑比增加且交(jiao)錯密集變(bian)得有(you)規則，網(wang)籃(lan)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)越(yue)來越(yue)明顯。主要原因在于(yu)，激光功(gong)率較低(di)(di)成(cheng)形(xing)(xing)時(shi)(shi)過(guo)冷度(du)(du)小，α相(xiang)(xiang)形(xing)(xing)核率低(di)(di)，得到的(de)(de)網(wang)籃(lan)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)編織(zhi)(zhi)(zhi)程(cheng)度(du)(du)差；隨著激光功(gong)率的(de)(de)提高，成(cheng)形(xing)(xing)時(shi)(shi)過(guo)冷度(du)(du)加大(da)(da)，α相(xiang)(xiang)形(xing)(xing)核率提高，析出的(de)(de)α針交(jiao)錯、細密，得到的(de)(de)網(wang)籃(lan)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)編織(zhi)(zhi)(zhi)程(cheng)度(du)(du)就高[7-8]。經過(guo)固溶時(shi)(shi)效(xiao)后這種趨(qu)勢就變(bian)得更(geng)明顯。

不同激光功率沉積，并經990℃保溫1h固溶，530℃保溫6h時效后TC11鈦合(he)金的顯微(wei)組織如圖(tu)4所示(shi)。

其顯微組織主要由白色條狀的初生αp相和分布著細小針狀次生相αs的β轉變組織（黑色區域）組成。經固溶時效處理后，原始β晶界被不同程度地破碎，圖4（c）所示中，初生α_p相沿原始β晶界斷續分布已經不明顯，晶內細條狀α_p明顯(xian)長大并且網籃化，塊狀αp相數量顯(xian)著減少，少量被球化分布(bu)在破碎(sui)的晶(jing)界附近。

橫(heng)縱(zong)(zong)截(jie)(jie)面(mian)(mian)相比，初(chu)生條(tiao)狀αp相的(de)數(shu)量橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)(mian)多于縱(zong)(zong)截(jie)(jie)面(mian)(mian)，縱(zong)(zong)截(jie)(jie)面(mian)(mian)初(chu)生條(tiao)狀αp相的(de)長徑比大于橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)(mian)。隨著(zhu)激光功率的(de)提(ti)高，初(chu)生αp相的(de)數(shu)量顯著(zhu)增多，而β相相應減少，這種組織形態(tai)變化直接影(ying)響到它的(de)性(xing)能(neng)變化。

2.2激光功率對室溫和高溫拉伸性能的影(ying)響

不同(tong)(tong)激光功率沉積(ji)，并經相同(tong)(tong)固溶時效工藝（990℃/1h空(kong)冷+530℃/6h空(kong)冷）處理后合金的室溫(wen)、高(gao)溫(wen)拉伸(shen)性能見表(biao)3。L代表(biao)縱向，即沉積(ji)增(zeng)高(gao)方向；T代表(biao)橫(heng)向，為垂直于沉積(ji)生長的方向，具體如(ru)圖(tu)2所示(shi)。

從表3中可以看出，隨著激光功率的提高，TC11合金的抗拉強度R_m和屈服強度R_p0.2都得到了提升，而塑性指標（伸長率A5和斷面收縮率Z）卻表現為下降。材料的性能取決于它的組織，對比圖4（a）與圖4（c）以及圖4（b）與圖4（d）可知，隨著激光功率的提高，合金顯微組織中的初生α_p相的數量顯著增多，而β相相應減少，組織狀態變化過程中主要是初生α_p相(xiang)數(shu)量的(de)(de)(de)(de)變(bian)化，其次為形態的(de)(de)(de)(de)變(bian)化。在拉(la)應(ying)力(li)作用下，當外加應(ying)力(li)大于(yu)位錯(cuo)(cuo)(cuo)開動(dong)的(de)(de)(de)(de)臨(lin)界應(ying)力(li)，位錯(cuo)(cuo)(cuo)便開始運動(dong)。在位錯(cuo)(cuo)(cuo)運動(dong)的(de)(de)(de)(de)過程中，由(you)于(yu)α相(xiang)數(shu)量增多(duo)且形態從(cong)(cong)粗長棒狀變(bian)為短條(tiao)狀或細長片狀，增加了更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)(de)α相(xiang)界面，成為了位錯(cuo)(cuo)(cuo)運動(dong)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要障礙，阻礙了位錯(cuo)(cuo)(cuo)的(de)(de)(de)(de)進一(yi)步(bu)運動(dong)，從(cong)(cong)而(er)增加了位錯(cuo)(cuo)(cuo)運動(dong)的(de)(de)(de)(de)阻力(li)，在宏觀上即表現(xian)為抗拉(la)強(qiang)度和屈服強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)提高。而(er)對于(yu)塑性(xing)，相(xiang)界面在阻礙位錯(cuo)(cuo)(cuo)運動(dong)的(de)(de)(de)(de)同時，產生位錯(cuo)(cuo)(cuo)堆(dui)積的(de)(de)(de)(de)傾向會(hui)增大，在位錯(cuo)(cuo)(cuo)堆(dui)積的(de)(de)(de)(de)地方會(hui)有較大的(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)集中，那么在應(ying)力(li)集中的(de)(de)(de)(de)地方就容(rong)易(yi)產生裂(lie)紋，從(cong)(cong)而(er)使材料(liao)的(de)(de)(de)(de)塑性(xing)降(jiang)低(di)[8]。

相同激光功率下，合金的強度橫向高于縱向，塑性縱向高于橫向，對比圖4（a）與圖4（b）以及圖4（c）與圖4（d）顯微組織形態可知，初生α_p相的數量橫截面多于縱截面，初生α_p相(xiang)的(de)形(xing)態橫截(jie)面(mian)為(wei)短粗棒狀，縱(zong)截(jie)面(mian)為(wei)細長條(tiao)狀。當具有(you)(you)少量(liang)細長條(tiao)狀的(de)稀疏網(wang)籃組織(zhi)合(he)(he)金(jin)在外力作用下發生塑性(xing)(xing)變形(xing)時(shi)，稀疏的(de)長條(tiao)狀α相(xiang)之間(jian)有(you)(you)良好的(de)協調性(xing)(xing)；而(er)對于密集(ji)的(de)短粗棒狀網(wang)籃組織(zhi)，由于兩(liang)相(xiang)之間(jian)的(de)界面(mian)增(zeng)多(duo)，造(zao)成第(di)二相(xiang)強化效應(ying)增(zeng)強，相(xiang)互協調性(xing)(xing)大(da)幅度降(jiang)低，從而(er)使(shi)合(he)(he)金(jin)的(de)強度上升，塑性(xing)(xing)下降(jiang)[9]。這(zhe)種組織(zhi)和性(xing)(xing)能表現出的(de)橫縱(zong)各向(xiang)差異主要與激光沉(chen)積時(shi)的(de)生長方式有(you)(you)關。

2.3熱處理工藝對顯微組(zu)織的影響

相同激光功率沉積(ji)（7.4kW），不同溫度固溶并(bing)經相同時(shi)效工藝處理(li)后，所(suo)對應的(de)TC11鈦合金不同截面(mian)的(de)顯微(wei)組織如圖5所(suo)示。

由(you)圖5中可見，顯(xian)微組(zu)(zu)織(zhi)主要由(you)相(xiang)互交(jiao)(jiao)織(zhi)成(cheng)網籃狀(zhuang)的(de)(de)針(zhen)(zhen)條狀(zhuang)初生αp和與其(qi)成(cheng)90毅相(xiang)位角的(de)(de)細(xi)小次生αs相(xiang)，以及網籃交(jiao)(jiao)織(zhi)間(jian)尺寸細(xi)小的(de)(de)β相(xiang)組(zu)(zu)成(cheng)。隨著固(gu)溶溫度(du)的(de)(de)升高(gao)，針(zhen)(zhen)條狀(zhuang)α相(xiang)發(fa)生了變化。在950℃進行固(gu)溶處理時，由(you)于固(gu)溶溫度(du)較(jiao)低(di)，時效后橫截面(mian)(mian)仍可觀察到(dao)少量塊(kuai)狀(zhuang)α相(xiang)在網籃之間(jian)分布，且橫截面(mian)(mian)和縱截面(mian)(mian)的(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)差(cha)異較(jiao)大(da)，縱截面(mian)(mian)的(de)(de)針(zhen)(zhen)條狀(zhuang)初生αp相(xiang)明(ming)顯(xian)長(chang)于橫截面(mian)(mian)，長(chang)度(du)相(xiang)差(cha)3~4倍，而且組(zu)(zu)織(zhi)粗大(da)發(fa)達，橫截面(mian)(mian)針(zhen)(zhen)條狀(zhuang)α相(xiang)均勻細(xi)小。

固(gu)溶溫度提高至970℃后，與950℃相(xiang)比(bi)橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)網籃明顯(xian)粗化，橫(heng)縱(zong)(zong)截(jie)(jie)面(mian)的針(zhen)條(tiao)狀α相(xiang)逐漸趨(qu)于(yu)均(jun)勻一(yi)致，組(zu)織(zhi)差異(yi)變(bian)小，只是橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)的α相(xiang)比(bi)縱(zong)(zong)截(jie)(jie)面(mian)略顯(xian)得粗短，長(chang)(chang)徑(jing)比(bi)小，數量(liang)較多(duo)。 固(gu)溶溫度提高至990℃后，α相(xiang)變(bian)得更加(jia)粗大，橫(heng)縱(zong)(zong)截(jie)(jie)面(mian)的組(zu)織(zhi)差異(yi)進一(yi)步加(jia)大，同一(yi)視(shi)場中橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)的針(zhen)條(tiao)狀α相(xiang)數量(liang)多(duo)于(yu)縱(zong)(zong)截(jie)(jie)面(mian)，縱(zong)(zong)截(jie)(jie)面(mian)的α相(xiang)長(chang)(chang)徑(jing)比(bi)大于(yu)橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)。這種顯(xian)微組(zu)織(zhi)形(xing)式變(bian)化直接影響(xiang)到(dao)合金(jin)的性(xing)能。

綜合(he)相(xiang)比，采用970℃保溫1h空冷和(he)530℃保溫6h空冷的固溶時(shi)效工藝(yi)，TC11鈦合(he)金可以獲(huo)得橫(heng)縱截面較為均勻的顯微組織，能夠(gou)減少(shao)橫(heng)縱向的各向差異。

2.4熱處理工藝(yi)對室溫拉伸(shen)性能的(de)影響

表4列出了相同激光功率（7.4kW）沉積，不同固溶溫度處理，并經相同時效工藝處理后，所對應的激光沉積TC11鈦合金的室溫拉伸性能和TC11鈦合金鍛件的室溫(wen)拉伸性(xing)能要求。

從表4可以看出，相同熱處理工藝時，TC11橫向的(de)抗拉強度和屈服(fu)強度高于縱(zong)向，縱(zong)向的(de)伸長(chang)率和斷面(mian)收縮率高于橫向。

不(bu)同(tong)熱處(chu)(chu)理工藝，隨(sui)著固溶溫(wen)度(du)的升高(gao)，時效處(chu)(chu)理后(hou)(hou)，橫(heng)向(xiang)強度(du)先降低(di)(di)后(hou)(hou)升高(gao)，橫(heng)向(xiang)塑性先升高(gao)后(hou)(hou)降低(di)(di)，縱向(xiang)強度(du)逐(zhu)(zhu)漸(jian)升高(gao)，縱向(xiang)伸長(chang)率表現(xian)為逐(zhu)(zhu)漸(jian)降低(di)(di)的趨勢。

這主要是由于在α+β兩相區進行固溶處理時，原始β晶粒內部從有規律短棒狀組織轉變為相互交織的細針狀組織。特別是α條的長寬比發生了較大的變化。α條的數量增多，交錯程度增大。合金的強度主要取決于網籃的編織程度以及初生α_p相與次生α_s相的相界[10]。

950℃固溶處(chu)理時，由于固溶溫度(du)(du)較(jiao)低，時效處(chu)理后，TC11鈦(tai)合(he)(he)金橫(heng)縱向(xiang)(xiang)組織(zhi)(zhi)形態相(xiang)差依然較(jiao)大，當(dang)縱截(jie)面具有少量(liang)細長(chang)條(tiao)狀的(de)(de)稀(xi)疏網(wang)籃組織(zhi)(zhi)合(he)(he)金在外力作用下發生塑性(xing)變形時，稀(xi)疏的(de)(de)長(chang)條(tiao)狀α相(xiang)之間有良好的(de)(de)協(xie)調(diao)性(xing)；而對于橫(heng)截(jie)面密集的(de)(de)短(duan)粗棒狀網(wang)籃組織(zhi)(zhi)，相(xiang)互協(xie)調(diao)性(xing)大幅度(du)(du)降低，從而對材料的(de)(de)塑性(xing)產(chan)生不利(li)影響。所以TC11鈦(tai)合(he)(he)金橫(heng)向(xiang)(xiang)的(de)(de)強度(du)(du)大于縱向(xiang)(xiang)，橫(heng)向(xiang)(xiang)的(de)(de)塑性(xing)小于縱向(xiang)(xiang)，橫(heng)縱向(xiang)(xiang)性(xing)能差異較(jiao)大。

當固溶溫度提升至970℃，固溶時效后，橫縱向組織形態逐漸趨于一致，橫截面初生α_p相及次生α_s相(xiang)晶粒長大，網籃變(bian)粗，相(xiang)界(jie)面減少，導致橫(heng)向強度降(jiang)低，各向異性逐漸減小。

當固溶溫度提高至990℃，固溶時效后，網籃的編織程度又迅速加劇，初生α_p相及次生α_s相(xiang)逐漸增(zeng)多，相(xiang)界面增(zeng)加，TC11鈦合金強度再次提(ti)高(gao)，塑性卻明顯降低，而且橫縱(zong)向(xiang)的(de)性能(neng)差異又進一步拉大(da)。

另外，β轉變組織比例上升，且在β轉變組織中又析出次生針狀的α_s組織(zhi)，也強烈地(di)阻礙著滑移的(de)(de)(de)進行，對強度(du)(du)的(de)(de)(de)提(ti)高也產生(sheng)了貢(gong)獻。相反，在(zai)阻礙位錯(cuo)(cuo)運動(dong)的(de)(de)(de)同時，產生(sheng)了位錯(cuo)(cuo)堆積，在(zai)位錯(cuo)(cuo)堆積的(de)(de)(de)地(di)方會有較大的(de)(de)(de)應力，加(jia)大了在(zai)此產生(sheng)開裂的(de)(de)(de)傾向，從而(er)使材料的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)降低[11]。還有α條從有規律的(de)(de)(de)短(duan)棒狀變(bian)為細長針狀組織(zhi)后，組織(zhi)之間的(de)(de)(de)相互(hu)協(xie)調(diao)性(xing)大幅(fu)度(du)(du)降低，從而(er)也對材料的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)產生(sheng)不利的(de)(de)(de)影(ying)響[12]，所以(yi)當固溶溫度(du)(du)再次提(ti)高至990℃，塑(su)性(xing)明顯(xian)降低。

綜上所(suo)述，采用970℃保(bao)溫1h固(gu)溶(rong)+530℃保(bao)溫6h時(shi)效(xiao)工藝進行處理，可以得到強度和(he)塑性比較(jiao)均(jun)勻(yun)一致的(de)綜合(he)性能(neng)，且達到了鍛件的(de)室溫拉伸性能(neng)要求。

2.5熱處理(li)工藝(yi)優化后的(de)綜合(he)性能

激光功率采用7.2kW，熱處理工藝采用970℃/1h固溶+530℃/6h時效，綜合(he)性能見表5。

熱處理工藝(yi)經過(guo)優化后，激光(guang)沉積(ji)TC11鈦合金(jin)的綜合性能達(da)到了GJB2744A鍛件的技(ji)術要求。

3、結論

(1)激光沉積的(de)(de)TC11鈦合金經去應力退火后(hou)的(de)(de)組(zu)織(zhi)為(wei)雙態(tai)組(zu)織(zhi)，經固溶時(shi)效(xiao)后(hou)的(de)(de)組(zu)織(zhi)為(wei)網籃(lan)組(zu)織(zhi)，且網籃(lan)組(zu)織(zhi)中(zhong)條狀α相的(de)(de)數量橫截(jie)(jie)面多于(yu)縱(zong)截(jie)(jie)面，條狀α相的(de)(de)長徑比縱(zong)截(jie)(jie)面大于(yu)橫截(jie)(jie)面。

(2)隨著(zhu)(zhu)激(ji)光功(gong)率的提高，固(gu)溶(rong)時效后顯(xian)微組織中的條(tiao)狀α相顯(xian)著(zhu)(zhu)增(zeng)多，室溫拉(la)伸(shen)強度增(zeng)高，塑性(xing)降(jiang)低(di)，500℃高溫拉(la)伸(shen)性(xing)能(neng)變化不(bu)明(ming)顯(xian)。

(3)在相變(bian)點下進行熱處理，隨著固溶溫度(du)(du)(du)從950℃提(ti)(ti)高(gao)(gao)至970℃，橫(heng)(heng)縱(zong)截面的(de)組織(zhi)逐漸趨于(yu)一致，橫(heng)(heng)縱(zong)向性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)逐漸趨于(yu)均勻，固溶溫度(du)(du)(du)提(ti)(ti)高(gao)(gao)至990℃時，合金強(qiang)度(du)(du)(du)提(ti)(ti)高(gao)(gao)而塑性(xing)(xing)(xing)卻降低，橫(heng)(heng)縱(zong)截面的(de)組織(zhi)差(cha)異和(he)橫(heng)(heng)縱(zong)向室溫拉伸(shen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)差(cha)異加大。

(4)激光沉積TC11鈦合金(jin)，采(cai)用970℃保(bao)溫1h空冷和530℃保(bao)溫6h空冷的固溶時效工藝可以得到最佳(jia)強度(du)與塑性匹配性能。

4、參考文獻

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