TC11钛合金拥有比强度高、、耐高温、、耐侵蚀和加工性优良等特点，，常作为结构资料用于制作压气机盘、、叶片等零部件，，有着宽泛的利用[1-4]。近年来，，随着技术水平的不休提高，，对TC11钛合金的需要逐年提升，，同时也对TC11钛合金的使用机能，，尤其是综合力学机能提出了更高的要求。为了获得综合力学机能优良的TC11钛合金，，工业上常通过退火处置、、淬火时效处置和形变热处置等工艺来改善微观组织结构[5-9]。白鹭等[10]对TC11进行了700℃热旋压+时效处置，，钻研批注，，TC11的抗拉强度最大可达到1242MPa，，与退火态的TC11钛合金原料相比，，综合力学机能得到了显著的提升。然而，，这些步骤存在工艺周期长、、工艺复杂等弊端。因而，，索求一种新的热处置技术，，对提高钛合金的综合力学机能拥有重要意思。

近年来钻研发现，，在热处置过程中施加压力能够推进新相形核，，细化晶粒尺寸，，从而改善资料的微观结构和力学机能[11-15]。Gu等[16]对熔渗后的Cu-Cr合金进行了高压热处置，，了局批注，，经过3GPa的高压处置后，，Cu-Cr合金的硬度和压缩屈服强度别离为134HB和241MPa，，比渗入态Cu-Cr合金的别离提高了11.67%和19.31%。Wei等[17]钻研发现，，在2GPa和474K下处置1h后，，Al-Mg合金的力学机能显著改善，，拉伸强度达到467MPa，，屈服强度达到245MPa，，是常压处置的3倍。刘建强等[18]对TC6钛合 金进行了2GPa高压热处置，，钻研发现，，经2GPa高压热处置后，，TC6合金的硬度为5.27GPa，，弹性模量为131.36GPa，，较退火态的4.12GPa和117.24GPa有了较大的提升。然而，，现阶段关于高压热处置对TC11合金微观组织影响和力学机能关系的钻研较少。为此，，本文将钻研高压热处置对TC11钛合金微观组织和力学机能的影响法规。

1、、尝试

选择退火态的TC11钛合金为钻研对象，，其化学成分如表1所示。选取六面顶高压设备对试样尺寸为Φ6mm×10mm的退火态TC11钛合金试样进行高压热处置尝试，，其工艺示意图如图1所示。高压热处置工艺流程如下：别离在1、、3、、5GPa压力下，，将退火态TC11钛合金试样加热至1000℃并维持20min，，而后断电取出试样，，空冷至室温。为了对比钻研，，在常压下对退火态TC11钛合金试样进行热处置，，其工艺过程为：在KL-12D箱式电阻炉中将试样加热至1000℃并维持20min，，而后取出试样空冷至室温。

选取纳米力学测试仪（纳米压痕压头为曲率半径150nm的Berkovich压头）对高压热处置和常压热处置的TC11钛合金试样的抗塑性变形能力进行测试，，选取的外力载荷为3000μN，，载荷维持功夫为2min，，载荷加载和卸载速度均为90μN/s。选取WDW3100型电子全能尝试机和FM-ARS-9000型硬度计对尝试试样的室温抗压强度和硬度进行测试。选取Gleeble-3800热仿照尝试机测试400℃下试样的抗压强度，，具体过程如下：以5℃/s的加热速度升温到400℃，，而后在该温度下维持3min，，在变形速度为1s^?1前提下进行热压缩尝试。选取S-4800扫描电子显微镜（SEM）对试样的显微组织和压缩断口进行分析。选取DMAX-RB型号X射线衍射仪（XRD）分析试样物相组成，，选取JEOL-2010透射电子显微镜（TEM）观察试样的微观组织和位错密度。

2、、了局与分析

2.1高压热处置后TC11钛合金微观组织

分歧状态下TC11钛合金的显微组织如图2所示。由图2a能够看出，，原始退火态TC11钛合金试样的微观组织由α相和晶间β相组成，，其中α相为图2a中的白色组织，，阐发出不规定的块状和条状特点，，β相为晶间玄色组织。图2b为经1000℃常压退火处置后的微观组织描摹，，能够看到，，组织由条状α相和晶间β组成。与原始退火态相比，，图2b中α相的特点描摹产生了变动，，由不规定的块状全数转化为条状，，经丈量，，常压处置后，，α相板条束长度约为21.5μm，，板条束宽度约为3.45μm，，如图2c—e所示，，经高压热处置后，，组织中的α相呈颈缩衔接或部门断开的细条状，，与常压热处置的试样相比，，经过高压热处置的TC11钛合金组织中的α相得到了显著细化，，α相板条束长度为8~10μm，，板条束宽度为1.4~1.6μm。进一步分析1、、3、、5GPa压力处置试样微观组织的差距，，能够发现，，随着压力的增大，，合金的组织特点变动不显著，，相比之下，，3GPa压力处置后的组织较细，，α相板条束的长度约为8.25μm，，宽度约为1.45μm，，因而，，选择3GPa压力处置试样为代表，，与常压热处置试样进行对比分析。

以3GPa高压热处置试样和常压处置试样为例，，进行TEM描摹对比分析，，钻研高压热处置与常压热处置对TC11钛合金显微组织的影响。图3a为常压热处置TC11钛合金的TEM描摹，，能够看出，，α相呈条状且平直的状态特点。图3b为3GPa高压热处置后的微观组织，，能够观察到，，条状的α相有熔断景象，，并且组织中形成大量狼藉的藐小条状α相。进一步对组织内部的位错特点进行对比分析，，了局如图4所示
？Ｄ芄环⑾，，经3GPa高压热处置后，，组织中的位错密度较常压热处置后的位错密度显著提高。常压和3GPa高压热处置试样的XRD了局如图5所示，，能够看出，，3GPa高压热处置和常压热处置后的TC11钛合金组织均由α相和β相两相组成，，仅是α相、、β相的衍射峰强度和峰位有所分歧。由此可见，，高压热处置能扭转TC11钛合金组成相的状态、、巨细、、数量与散布，，但并未导致新相天生。

对常压和高压热处置后TC11钛合金的组织变动法规进行分析，，以为当TC11钛合金被加热至1000℃时，，合金处在β单相区，，在随后的冷却过程中，，TC11钛合金将产生β相向α相转变[19]，，因而，，经过常压热处置和高压热处置后，，TC11微观组织由α相和晶间β相组成。进一步对高压热处置后的组织细化原因进行分析。钻研批注，，一方面在高压热处置过程中，，超高压力会使合金产生内应力、、基体组织中产生大量位错[20]，，这为固体相变过程中新相的形核提供了更多的地位，，提高了晶核的成核率[21]。另一方面，，超高压力会降低原子的扩散系数，，克制晶核长大[22]。故在经过高压热处置后的TC11钛合金内，，出现了细条状α相，，组织有所细化。

2.2高压热处置后TC11钛合金力学机能

2.2.1抗塑性变形能力

TC11钛合金在常压和高压热处置后纳米压痕载荷与纳米压痕深度之间的关系如图6所示
？Ｄ芄豢闯，，常压热处置和3GPa高压热处置后的TC11钛合金在纳米压痕了局曲线上均出现了一个平台，，批注合金产生了蠕变景象。常压热处置和3GPa高压热处置后TC11钛合金纳米压痕了局如表2所示。在一样载荷下，，3GPa高压热处置后TC11钛合金的硬度、、弹性模量别离为5.19HV和128.04GPa，，均高于常压热处置后TC11钛合金试样的4.06HV和115.68GPa。而经3GPa高压热处置后，，TC11钛合金的蠕变量、、最大压痕深度和卸载后残留压痕深度均小于常压热处置后TC11钛合金试样的。有关钻研批注，，纳米压痕尝试卸载后的残存压痕深度能够表征合金的抗塑性变形能力，，残存压痕深度越大，，暗示塑性变形越大[23-24]。因而，，3GPa高压热处置能够提高TC11钛合金的塑性与变形抗力。

2.2.2硬度

常压和高压热处置后TC11钛合金硬度与压力的关系曲线如图7所示，，其中0GPa代表常压热处置
？Ｄ芄幌灾闯，，经高压热处置后，，合金的硬度高于常压退火处置TC11钛合金的硬度（335HV）。当压力为1~5GPa时，，随着压力的增大，，TC11钛合金的硬度有所增大，，但超过3GPa以来，，合金的硬度根基没有显著变动。由测试了局可知，，经3GPa高压热处置后，，TC11钛合金的硬度为378HV，，较一样加热温度和保温功夫的常压热处置的硬度（335HV）提高了12.84%。

2.2.3抗压强度

TC11钛合金抗压强度与压力的关系如图8所示
？Ｄ芄豢吹，，高压热处置后合金的室和善高温抗压强度均高于常压热处置后合金的室和善高温抗压强度。当压力为1~5GPa时，，随着压力的增大，，TC11钛合金的室和善高温抗压强度变动不显著。由尝试了局可知，，经3GPa热处置后，，TC11钛合金的室温抗压强度和400℃抗压强度别离为1610MPa和1442MPa，，别离较一样加热温度和保温功夫的常压退火处置的室温抗压强度（1465MPa）和400℃抗压强度（1328MPa）提高了9.89%和8.58%。

常压和高压热处置后TC11钛合金室温压缩断口描摹如图9所示
？Ｄ芄豢闯，，与常压热处置后的相比，，3GPa高压热处置后的TC11钛合金断口平坦，，断口中的韧窝数量显著削减，，韧窝深度也显著降低。这也佐证了3GPa高压热处置后TC11钛合金的强度较常压热处置后的强度高。

2.3组织与机能有关性

对高压热处置能够改善TC11钛合金力学机能的原因进行分析。钻研批注，，一方面，，经高压热处置后，，合金组织内部存在比常压热处置更高的位错密度[25]，，在位错活动过程中更容易产生位错之间的交割和相互缠结，，从而造成位错塞积，，产生加工硬化成效，，提高合金的强度和硬度力学机能。另一方面，，高压热处置能够克制元素扩散速度[26]，，细化TC11钛合金微观组织，，组织细化将会使塑性变形更均匀，，有效削减内应力集中，，更有利于提高合金塑性。综上所述，，经过高压热处置后，，TC11钛合金的抗塑性变形能力、、硬度和抗压强度等力学机能得到了肯定的提升。

3、、结论

钻研了高压热处置对TC11钛合金微观组织和力学机能的影响，，得到以下结论：

1）经过高压热处置后，，TC11钛合金的抗塑性变形能力、、硬度和抗压强度均在肯定水平上有所提高。当TC11钛合金经3GPa压力、、1000℃保温20min热处置后，，硬度、、室温抗压强度和400℃抗压强度别离为378HV、、1610MPa和1442MPa，，较一样工艺常压热处置后的别离提高了12.84%、、9.89%和8.58%。

2）对高压热处置改善TC11钛合金力学机能的机制进行分析，，了局批注，，高压热处置能够细化TC11钛合金组织，，增大基体的位错密度，，从而提高了TC11钛合金的综合力学机能。

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