TC11鈦合(he)金是一(yi)種綜合(he)性(xing)(xing)能良好的α+β型熱(re)強(qiang)(qiang)鈦合(he)金，其(qi)名義成分為(wei)Ti-6.5Al-33.5Mo-1.5Zr-0.3Si。 該合(he) 金在(zai)500℃以下具(ju)(ju)有(you)優異的熱(re)強(qiang)(qiang)性(xing)(xing)能，并且具(ju)(ju)有(you)較高的室溫強(qiang)(qiang)度，主要(yao)應用于(yu)航(hang)空發動機的壓氣機盤、葉(xie)片 、鼓筒等(deng)零件(jian)，也(ye)可(ke)用于(yu)制造飛機結構件(jian)。TC11鈦合(he)金大規格(ge)棒(bang)材(cai)鍛(duan)造時，坯(pi)料單(dan)重(zhong)大，具(ju)(ju)有(you)變形(xing)抗力大、 鍛(duan)透性(xing)(xing)差等(deng)特點，存(cun)在(zai)組織均勻(yun)性(xing)(xing)差，超(chao)聲波(bo)探(tan)傷(shang)(shang)合(he)格(ge)率低等(deng)問題(ti)。通(tong)過(guo)采用多種變形(xing)方式(shi)交替的鍛(duan)造工(gong)藝 ，改善了(le)TC11大規格(ge)棒(bang)材(cai)組織均勻(yun)性(xing)(xing)，提高了(le)超(chao)聲波(bo)探(tan)傷(shang)(shang)合(he)格(ge)率。

1、實驗

1.1實驗材料

采用三次真空自耗電弧爐熔煉的TC11鈦合金φ720mm鑄錠，其化學成分符合標準GB/T3620.1-2007要求。 金相 法測得該合金的β轉變溫度（相變點，T_β轉）為1000~1005℃。

1.2實驗工藝(yi)及過程分(fen)析

鍛(duan)造設備為(wei)25MN快鍛(duan)機(ji)。工(gong)藝流程為(wei)：鑄錠-->β區開坯鍛(duan)造-->β區墩拔-->α+β區墩拔-- > 區成型-->取(qu)樣-->試(shi)樣熱處理-->機(ji)加-->超(chao)聲波探傷(shang)。

常規鍛(duan)造(zao)工(gong)藝(yi)（原工(gong)藝(yi)）在墩(dun)(dun)拔(ba)時的變形方式為方截面墩(dun)(dun)粗、拔(ba)長（圖(tu)1）。

根(gen)據最小(xiao)周邊法則，坯料(liao)(liao)在(zai)鐓粗時，其(qi)斷面(mian)形狀將趨于圓形；根(gen)據最小(xiao)阻力定律，坯料(liao)(liao)的每一個(ge)質(zhi)點都 沿其(qi) 最小(xiao)阻力即最短法線方向移動。由圖1可以看出，原(yuan)丁藝坯料(liao)(liao)各個(ge)區(qu)域的變(bian)形量不盡相同(tong)，而變(bian)形量的差(cha)異 又會導致組(zu)織差(cha)異。

矩形(xing)(xing)截面坯(pi)料在平砧間拔長時(shi)的(de)每一次壓縮(suo)，其內部的(de)變形(xing)(xing)情況與鐓粗很相似，同樣存在變形(xing)(xing)不均勻(yun)的(de) 現象 。

原常(chang)規鍛(duan)造工藝生產φ200mm棒材的顯微(wei)組織(zhi)見圖2、可以(yi)看出，組織(zhi)均勻性較差，具(ju)有一定的方向(xiang)性。

為(wei)(wei)了(le)(le)避(bi)免常規(gui)鍛(duan)造變(bian)形(xing)(xing)時的不均勻現象，在鐓粗(cu)時采取了(le)(le)圓形(xing)(xing)坯料鐓粗(cu)的方(fang)式(shi)(shi)(圖3)。在拔(ba)長時采用(yong)圓 形(xing)(xing)、 矩(ju)形(xing)(xing)、棱形(xing)(xing)、六邊形(xing)(xing)、方(fang)形(xing)(xing)、圓形(xing)(xing)交替的變(bian)形(xing)(xing)方(fang)式(shi)(shi)(圖4)。其改進后的工(gong)(gong)藝(yi)稱(cheng)為(wei)(wei)新工(gong)(gong)藝(yi)。原工(gong)(gong)藝(yi)與新工(gong)(gong)藝(yi)鐓 拔(ba)方(fang)式(shi)(shi)及火(huo)次見表(biao)1。

采用(yong)圓(yuan)形(xing)坯料鐓(dui)粗時，最小阻力方向即是(shi)的(de)半徑方向。能夠有效避(bi)免矩形(xing)截面變形(xing)不均(jun)勻(yun)的(de)問題。拔長 時通 過截面形(xing)狀的(de)交(jiao)替變化從(cong)而實現坯料各個(ge)部位(wei)的(de)均(jun)勻(yun)變形(xing)，減(jian)少變形(xing)死(si)，改(gai)善組(zu)織(zhi)均(jun)勻(yun)性。

通過上(shang)述新工藝路(lu)線制備成品尺寸為(wei)+φ200mm的(de)棒材(cai)6批次(ci)。每批任取兩支棒材(cai)切取厚度為(wei)20mm的(de)試樣  ，試 樣熱(re)處(chu)理(li)制度為(wei)：950℃保溫(wen)60min／AC+530℃保溫(wen)360min／AC采用箱式(shi)電阻爐(爐溫(wen)控溫(wen)精度±5℃)對試樣 進(jin)仃熱(re)處(chu)理(li)，在熱(re)處(chu)理(li)過的(de)試樣上(shang)檢測(ce)室溫(wen)拉伸、高溫(wen)拉伸、持(chi)久性能及微組(zu)織。棒材(cai)按(an)照GB／T5l93.2007 標準(zhun)進(jin)行(xing)100％超聲(sheng)探傷。

2、結果與分析

2.1棒材低倍

原常(chang)規鍛造(zao)工藝生(sheng)產φ200mm的棒(bang)材的低(di)倍組織按GJB2744A-2007圖1評(ping)(ping)級為3～5級，新工藝低(di)倍組織評(ping)(ping) 級見 表2。

2.2棒材高倍組織

新工藝鍛造(zao)的TC11鈦合(he)金棒材的顯(xian)微組織 為兩相(xiang)區加工組織，無(wu)完(wan)整原始B品界(jie)，組織細小、均勻(yun)，在 β轉變基(ji)體(ti)上分布(bu)著等軸α+片狀α，如(ru)圖(tu)5所(suo)示(shi)。

2.3棒材力學性能

原工藝(yi)棒材(cai)室溫及高溫力(li)學性(xing)能見(jian)表3。試樣取(qu)自棒材(cai)長(chang)度方向靠近外(wai)側面。

新(xin)工藝鍛造的(de)TC11鈦合金棒(bang)室溫拉伸(shen)性能(neng)見圖(tu)6。試樣取自(zi)棒(bang)材長度(du)方(fang)向(xiang)靠近外側(ce)面隨機取12個。

由(you)圖6可見，室溫(wen)抗拉強度1080~1110MPa，屈服強度965~980MPa，均(jun)比原工藝高；伸(shen)長率(lv)和(he)收縮率(lv)略高 于原 工藝。

由圖7可見，高(gao)溫抗拉(la)強度(du)755~790MPa，屈服強度(du)595~605MPa，均比原工(gong)藝高(gao)，性能(neng)差異性小(xiao)，從而(er)說 明組 織(zhi)均勻(yun)性好。

總之。新工藝鍛(duan)造(zao)的(de)TC11鈦合金棒符(fu)合GJB2218A-2008力學性能要求。

2.4棒材的超聲探傷

TC11鈦合金(jin)鍛(duan)棒(bang)的(de)探傷無缺陷。新工藝棒(bang)材雜波水平φ1.2mm-(6~8)dB，滿足GB/T5193-2007標準A1級要(yao) 求。

3、結論

(1)新(xin)工藝路(lu)線(xian)的變形(xing)方式可有效消除矩形(xing)截(jie)面(mian)變形(xing)時的不均勻現(xian)象，組織(zhi)均勻性較好(hao)，滿足超聲(sheng)

探傷要求。

(2)采用新工藝鍛造的φ200mmTC11鈦合金棒材各(ge)項(xiang)力(li)學性(xing)能指標(biao)均優(you)于(yu)原工藝。

參考文獻：

[1]張喜燕，趙永慶，白(bai)晨光.鈦合金及(ji)應  用[M].北京：化(hua)學工(gong)業出版社.2005.

[2]鈦及(ji)鈦合金牌號和(he)化學成分.GB／ T3620.1—2007[S].

[3]王占學(xue).塑性加工金屬學(xue)[M].北京：冶 金工業(ye)出版社，1991.

[4]姚澤坤.鍛(duan)造工(gong)藝學.西(xi)安：西(xi)北(bei)工(gong)業(ye) 大學出版社，1998.

[5]鈦及(ji)鈦合金加工(gong)產(chan)品(pin)超(chao)聲波探(tan)傷(shang)方法 ：GB/T5193-2007[S].