1、媒介

钛合金拥有比强度高、中温机能好，抗侵蚀机能好等一系列利益。在室温下，钛合金的比强度高于高强钢和高强铝合金。在400～500℃内，钛合金的比悠久强度、比蠕变强度和比委顿强度都显著高于耐热不锈钢。因而钛合金在航空、航天、化工和船舶等工业部门得到宽泛利用[1]。

TC6钛合金为马氏体型α+β两相热强钛合金，是目前利用最宽泛的Ti—Al一Mo—Cr—Fe—Si系钛合金。Al在TC6合金中不变并强化α相；同时参与Mo和Si，增长了β相的数量，有利于热加工和热不变性的提高；Cr和Fe是β共析元素，通过强化 α和β相提高中等温度下的拉伸强度[2]。TC6合金使用状态通常为退火状态，也可进行适当的强化热处置。该合金可用于造作发起机上在400℃以下长功夫工作6000h和在450℃工作2000h的部件口[3]。由于钛合金在超过β转变温度后，晶粒迅速 长大，变形后形成魏氏组织，造成塑性和冲击韧性的降低，因而TC6合金通常在低于β转变温度10～30℃变形[1,4]，铸造温度领域窄，变形抗力大，本文通过分歧变形温度对组织、机能的影响，探求了提高TC6合金可锻性的蹊径。

2、试验

2.1资料

试验用资料为宝钛股份经3次真空自耗熔炼的TC6钛棒，规格为φ130mm，交付状态为退火态，退火造度为890℃×1h、空冷+600℃×2h、空冷。原资料化学成分见表1。

2.2原资料组织

原资料低倍组织致密，无可见晶粒，其低倍组织见图1(a)。原资料显微组织为网篮状组织，所有原始β晶界已充分破碎，α相分歧水平地产生扭曲，其间散布着α和β相的混合体，原资料显微组织见图1(b)。

2.3步骤

用金相法测定了试验用棒材的相变点，β转变温度为940~950℃。试验时选用了两个变形温度。第一个变形温度为930℃，低于相变点，即在α+β两相区进行变形；第二个变形温度为950℃，稍高于相变点，即近β铸造。

环形件铸造工艺过程为：坯料加热保温100min，镦饼、冲孔、扩孔、整形，终锻温度大于800℃，锻后空冷。锻件冷却后对锻件进行等温退火处置，退火造度为：870℃×1．5 h；炉冷至650℃，保温2h；空冷至室温。随后对锻件进行解剖分析，以确定变形温度对锻件组织、机能的影响。

3、了局及分析

从两种温度的成形过程看，950℃变形时变形抗力幼于930℃时的抗力，资料流动性和可锻性也较好，这重要是由于钛合金有两种同素异构体，低温下是拥有密排六方晶格的α相，六方晶格组织滑移面数量有限，在低温下塑性变形难题。随温度升高，六方晶格滑移面增多，塑性大大提高。当温度超过相变点进入β相区后，金属组织由六方晶格转变为体 心立方晶格，塑性大大增长。同时合金组织由两相组织转变为单相组织，解除了由于各相机能分歧造成的变形不均，使流动应力降低。在950℃和930℃两个变形温度成形的锻件低倍组织都很均匀、致密，无显著的清澈晶粒，也无其它肉眼可见的冶金缺点。

3.1锻件组织

显微组织查抄发现，930℃变形的锻件显微组织为两相区加工的均匀等轴组织，初生α相根基球化，在等轴仅基体上散布有肯定数量的β组织，无显著的原始β晶界痕迹，锻件高倍组织见图2(a)。

等轴α晶粒的形成过程是合金在α+β两相区进行变形时，原始β晶粒和α一样时产生塑性变形，沿金属流动方向被拉长和破碎，随后产生再结晶，由于α相的再结晶快于Bβ相的再结晶，从而得到球状的α再结晶晶粒。通常以为这样的组织综 合机能较好，尤其是塑性和冲击韧性。

950℃变形的锻件显微组织为网篮组织，见图2(b)。组织中原始β晶界未在变形过程中齐全解除，但β晶界遭到肯定水平的破碎，概括不够齐全和清澈，条状仅相分歧水平地产生扭曲，其间散布着α和β相的混合体。产生该组织的原因重要是 铸造加热温度高于相变点，刻划晶界的条状仪相和晶内的片状α相是在动态变形过程中析出，因而，沿β晶粒天堑析出的条状α相被扭曲，被变形的片状α相切割而变得不齐全；同时晶内的片状α相被变形拉长和扭曲，扭转了原来的规定位向和平行分列，描摹趋近于条状，其间保留着α+β的混合体。通常以为这样的组织热强性较好，室温塑性比等轴 组织有所降低，但能提高断裂韧性、高温悠久和高温蠕变机能[2,4]。

3.2锻件力学机能

由于TC6合金通常退火后的空冷过程中亚不变的β相会部门地分化而形成两相组织，这种组织不不变，并在合金的使用温度下趋于齐全分化。等温退火处置可能保障TC6合金获得最不变的α+β组织，保障在工作温度的长功夫过程中有较高的强 度和最高的塑性和最好的热不变性，这也是高温下长功夫工作零件选取的根基热处置造度[5]。锻件室温力学机能测试数据见表2。

表2来看，在α+β两相区的930℃变形和在β单相区的950℃变形，强度和冲击韧性相近，没有显著差距。塑性略有降落，950℃变形比930℃变形的δ₅，和ψ有所降低，出格是面缩率ψ，这与组织的变动是相对应的。930℃变形获得的是等轴组织，这种组织有极好的塑性。同时，两相区变形初生α相含量更高(见图2)，而α相对拉伸塑性起着沉要作用。

拉伸变形较幼时，在等轴α和变形β的相界面上产生浮泛；随着拉伸变形水平的增长，在必须穿过基体之前，这些浮泛沿着相界面长大。α相颗粒对浮泛长大起着故障作用，初生α相颗粒越多，均匀自由程越短，浮泛长大遇到的故障越大。因而，拉伸试样在断裂前产生更大的变形，从而获得更高的拉伸塑性[2]。固然950℃变形的锻件室温塑性有降低，但 比通常锻件尺度要求的(δ₅≥8％和ψ≥20％)高得多，使用中有很大的富足量。

在930℃变形和950℃变形锻件的高温力学数据没有显著差距，这两个温度变形对高温力学机能没有太大影响。

4、结论

(1)TC6合金在稍高于β相变点进行近β铸造，可降低变形抗力，提高可锻性。

(2)TC6合金在稍高于β相变点的单相区变形，得到的显微组织为网篮状组织；而在α+β两相区成形，得到的组织为等轴组织。

(3)TC6合金近β铸造和α+β两相区铸造的通例室温、高温力学机能没有显著差距，因而适当提高变形温度，选取稍高于β相变点的近β铸造能够在保障力学机能的情况下，提高合金的可锻性。

参考文件

1中国机械工程学会锻压学会．锻压手册(第一卷)．北京：机械工业出版社，2002：283—324

2王金友，葛志明，周彦国．航空用钛合金．上海：上？蒲Ъ际醭霭嫔，1985：113～221

3《中国航空资料手册》编纂委员会．中国航空资料手册(第四卷)．北京：中国尺度出版社，2002：132—146

4《锻压技术手册》编委会．锻压技术手册．北京：国防工业出版社，1989：244～254

5布鲁克斯C R．有色合金的热处置、组织和机能．北京：冶金工业出版社，1988：360—387