TC11钛合金是一种综合机能优良的α+β型热强钛合金.其名义成分为Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si。该合金在500℃以下拥有优异的热强机能，并且拥有较高的室温强度，重要利用于航空发起机的压气机盘、叶片、鼓筒等零件，也可用于造作飞机结构件[1]。TC11钛合金大规格棒材铸造时，坯料单沉大，拥有变形抗力大、锻透性差等特点，存在组织均匀性差，超声波探伤合格率低等问题。通过选取多种变形方式交替的铸造工艺，改善了TC11大规格棒材组织均匀性，提高了超声波探伤合格率。
1、尝试
1.1尝试资料
选取次真空缺耗电弧炉熔炼的TC11钛合金φ720mm铸锭，其化学成分切合尺度GB／T3620.1-2007121要求。金相法测得该合金的β转变温度(相变点，转)为1000~1005℃。
1.2尝试工艺及过程分析
铸造设备为25MN快锻机。工艺流程为：铸锭一β区开坯铸造一β区镦拔---α+β区镦拔---α+β区成型一取样一试样热处置一机加一超声波探伤。
通例铸造工艺(原工艺)在镦拔时的变形方式为方截面镦粗、拔长(图1)。
凭据最幼周边法令，坯料在镦粗时，其断面状态将趋于圆形；凭据最幼阻力定律，坯料的每一个质点都沿其最幼阻力即最短法线方向移动[3]。由图1能够看出，原丁艺坯料各个区域的变形量不尽一样，而变形量的差距又会导致组织差距。
矩形截面坯料在平砧间拔长时的每一次压缩，其内部的变形情况与镦粗很类似，同样存在变形不均匀的景象[4]。
原通例铸造工艺出产φ200mm棒材的显微组织见图2、能够看出，组织均匀性较差，拥有肯定的方向性。
为了预防通例铸造变形时的不均匀景象，在镦粗时采取了圆形坯料镦粗的方式(图3)。在拔长时选取圆形、矩形、棱形、六边形、方形、圆形交替的变形方式(图4)。其改进后的工艺称为新工艺。原工艺与新工艺镦拔方式及火次见表1。
选取圆形坯料镦粗时，最幼阻力方向即是的半径方向。可能有效预防矩形截面变形不均匀的问题。拔长时通过截面状态的交替变动从而实现坯料各个部位的均匀变形，削减变形死区，改善组织均匀性通过上述新工艺路线造备制品尺寸为φ200mm的棒材6批次。每批任取两支棒材切取厚度为20mm的试样，试样热处置造度为：950℃保温60min/AC+530℃保温360min／AC选取箱式电阻炉(炉温控温精度±5℃)对试样进仃热处置，在热处置过的试样上检测室温拉伸、高温拉伸、悠久机能及微组织。棒材依照GB／T5l93.20071[5]尺度进行100％超声探伤。
2、了局与分析
2.1棒材低倍
原通例铸造工艺出产φ200mm的棒材的低倍组织按GJB2744A-2007图1评级为3～5级，新工艺低倍组织评级见表2。
2.2棒材高倍组织
新工艺铸造的TC11钛合金棒材的显微组织为两相区加工组织，无齐全原始β晶界，组织藐幼、均匀，在β转变基体上散布着等轴α+片状α，如图5所示。
2.3棒材力学机能
原工艺棒材室温及高温力学机能见表3。试样取自棒材长度方向靠近表侧面。
新工艺铸造的TC11钛合金棒室温拉伸机能见图6。试样取自棒材长度方向靠近表侧面随机取12个。
由图6可见，室温抗拉强度1080~1110MPa，屈服强度965~980MPa，均比原工艺高；伸长率和收缩率略高于原工艺。
由图7可见，高温抗拉强度755~790MPa，屈服强度595~605MPa，均比原工艺高，机能差距性幼，从而注明组织均匀性好。
总之，新工艺铸造的TC11钛合金棒切合GJB2218A.2008力学机能要求。
2.4棒材的超声探伤
TC11钛合金锻棒的探伤无缺点。新工艺棒材杂波水平φ1.2mm一(6~8)dB，满足GB／T5193-2007尺度A1级要求。
3、结论
(1)新工艺路线的变形方式可有效解除矩形截面变形时的不均匀景象，组织均匀性较好，满足超声探伤要求。
(2)选取新工艺铸造的φ200mmTC11钛合金棒材各项力学机能指标均优于原工艺。
参考文件：
[1]张喜燕，赵永庆，白晨曦.钛合金及利用[M].北京：化学工业出版社.2005.
[2]钛脊合金商标和化学成分.GB／T3620.1—2007[S].
[3]王占学.塑性加工金属学[M].北京：冶金工业出版社，1991.
[4]姚泽坤.铸造工艺学.西安：西北工业大学出版社，1998.[5]
[5]钛脊合金加工产品超声波探伤步骤：GB／T5193.2007[S].
有关链接
