随着航空、、航天等发起机对机能要求的不休提高，对高温结构资料的机能也提出了更高要求：即“更强、、更刚、、更耐热和更轻”[1-2]。Ti60高温钛合金是由中科院金属钻研所和宝钛集团结合研制的一种600℃用近α型高温钛合金。相对于其他高温钛合金，由于Ti60合金在合金化时参与了0.85%Nd，形成炼含Nd、、Sn和O的稀土相，降低基体中氧含量，起到了净化基体、、改善合金不变性的作用[3-5]。因而除了有较高的使用温度、、低密度和高强度等利益，它还拥有优良的热强性和热不变性[5]。它的利用可提高发起机的推重比和飞机的机动机能，是航空发起机高温零部件的新型候选资料之一[6-8]。

钛合金热变形温度领域窄，变形抗力大，难于成形状态复杂的精密锻件。金属在超塑性状态下，可在较低应力下获得大的变形，有效精化锻件，大幅度节约原资料，这是Ti60近α钛合金成形复杂零件的优良蹊径。鉴于此，本文钻研了Ti60合金的超塑机能、、超塑性成形工艺参数及组织演变过程，为该合金的超塑性精密成形提供试验凭据。

1、、尝试资料及步骤

试验用原资料为Ti60合金热轧棒材，其相变点为1045℃，原始组织如图1所示。超塑性拉伸试验在CSS-1110C型非恒定应变速度电子拉伸机上进行，夹头移动速度在0.1～300mm/min内陆续可调。超塑性拉伸试样为全国第二届超塑性学术会议推荐的棒状试样，试样标距部门的尺寸为准5mm×15mm。

试验过程选取推算机节制，自动采集数据。试验前在试样上涂上FR5玻璃光滑剂使其在加热及拉伸过程中得到防护。试样加热选取电阻炉，最高加热温度1100℃，工作区温度误差≤±3℃。试样拉断后立即水淬以保留其高温组织，而后取夹头部门及断口左近的横截面进行金相组织观察。

2、、试验了局及分析

2.1拉伸温度对超塑机能的影响

钛合金的最佳超塑性变形温度与相变点温度通常是有肯定联系的，通常最佳超塑性变形温度都比相变点温度低40～80℃[9]。故选定以0.005mm/s的恒定拉伸速度(初始应变速度为3.3×10^-4s^-1)，测定在940～1000℃内Ti60合金的超塑机能。伸长率及流动应力随拉伸温度的变动法规如图2所示。在940～1000℃内，资料均拥有超塑性，伸长率在307%～527%之间显著变动。伸长率先随温度升高而增大，在980℃时达到最大值，δ=527%。随温度持续升高，伸长率降落。以上了局批注，Ti60合金的超塑性温度领域较宽。如图2(a)曲线所示，在940～980℃内，合金伸长率随温度的升高，出现峰值，这重要是由于温度升高能够提高原子的自由能，原子活动剧烈，物质迁徙速度加快，推进晶界的滑移、、位错的活动和扩散蠕变。但温度过高时，晶粒组织粗化，试样理论氧化严重，影响超塑机能。

如图2(b)曲线所示，流动应力随温度的升高而不休减小，但是在较高温度领域内流动应力随温度升高而减小的趋向减缓。随温度升高，激活能增大，晶界滑移、、原子扩散等都越发容易进行，故而动态软化效应加强。但在高温区靠近相变点时，藐小的α相(密排六方结构)隐没，β晶粒长大显著，引起合金的超塑机能降落，不利于软化行为。

2.2拉伸应变速度对超塑机能的影响

应变速度对超塑机能也有重要影响。在最佳超塑性温度980℃，别离以6.7×10^-5、、3.3×10^-4、、3.3×10^-3、、3.3×10^-2s^-1的初始应变速度进行超塑性拉伸试验，试验了局如图3所示？煽闯，随应变速度的变动，伸长率在220%～527%变动，伸长率先随应变速度增大而增大，在初始应变速度为3.3×10^-4s^-1时，伸长率达到最大值，δ=527%，随应变速度持续增大，伸长率降落。应变速度过大，位错密度增长较快，位错塞积，同时扩散蠕变进行不充分，晶界滑移碰壁，各类应力集中使试样产生裂纹很快达到断裂。反之，应变速度过小，试验功夫过长，氧化严重，且再结晶晶粒长大严重，也会影响超塑性：侠淼挠Ρ渌俣仁咕Ы缁啤、扩散以及动态再结晶等过程拥有足够的功夫实现，在不以至晶粒过度长大及试样过度氧化的情况下，推进超塑性变形。

如图3(b)所示，随应变速度的不休变动，流动应力有很大的差距。最大应力是最小应力的约4.6倍。

之所以在较高速度下贱动应力较大也是由于在短功夫内超塑性变形过程不能有效进行，应力集中增大且来不及解除。

在通常情况下，资料超塑性变形的最佳应变速度小于10^-2s^-1，但应变速度越大，出产效能越高，因而提高明塑性变形的应变速度也是发展超塑性技术的方向之一。

2.3超塑性拉伸过程中的组织演化

如图1所示，棒材的原始组织重要是由初生等轴α相和β转变组织组成，初生等轴α相散布较均匀，尺寸约为30μm，β转变组织中次生α订交错散布。因是近α钛合金，α相的含量较多，等轴化水平较高。

图4为Ti60合金在3.3×10^-4s^-1初始应变速度前提下，经940、、960、、980、、1000℃超塑性拉伸后试样夹头部门及断口左近的显微组织？煽闯，超塑性拉伸温度、、变形量、、变形功夫对显微组织的影响法规。图4(a)、、(c)、、(e)、、(g)别离为分歧温度下试样夹头部门的显微组织。在超塑性拉伸过程中，试样夹头部门没有变形，相当于在高温前提下进行了长功夫保温。各图对应的拉伸功夫顺次为2h47min、、3h38min、、4h23min、、2h35min。随温度的升高、、保温功夫的加长，在晶粒长大的同时等轴化水平提高，晶界出现圆弧化的趋向。从微观角度分析，温度越高，激活能增大，原子活动强烈，有利于晶界的滑移和迁徙；保温功夫越长，晶界滑移和迁徙进行得越充分。此外，对比原始组织(图1)，这四个温度下夹头部门的显微组织中，α相的含量似乎有所增多，现实上这与原始初生α相与β转变组织中的次生α相的归并长大有关。

图4(b)、、(d)、、(f)、、(h)为分歧温度下拉伸试样断口左近的显微组织。断口左近经历了高温下大变形的过程，各图对应的伸长率顺次为327%、、433%、、527%、、307%？煽闯，变形作用对显微组织影响很大，组织中没有条状α相出现。这是由于金属产生大的变形时，原始组织中的条状α相被破碎，在畸变能的驱动下产生了动态再结晶球化。比力求4(b)、、(d)、、(f)、、(h)可看出，随温度升高，显微组织中α相的含量逐步削减，在1000℃下削减最为显著。对于钛合金，只有当组织中的α相和β相拥有相宜的比例时，能力获得更好的超塑机能。这也是在980℃时资料超塑机能最好的重要原因[10]。

3、、结论

(1)Ti60合金在940～1000℃内以及在6.7×10^-5～3.3×10^-2s^-1应变速度领域内，伸长率别离在307%～527%和220%～527%变动。所得最佳超塑性温度为980℃，最佳初始应变速度为3.3×10^-4s^-1，在此前提下，伸长率达527%，流动应力仅为14.4MPa。

(2)在超塑性变形过程中，试样夹头部门的显微组织变动不显著，只是随温度升高、、保温功夫加长，晶界趋向圆弧化，晶粒球化水平提高且有肯定长大。试样断口左近的显微组织变动显著，条状α相被破碎，并产活泼态再结晶球化。

(3)Ti60高温钛合金拥有较好的超塑机能，可用于航空复杂关键锻件的超塑成形。本文所得超塑机能变动法规、、最佳超塑性变形参数及流动应力数据等，对Ti60合金超塑性精密成形拥有理论意思和实用价值。

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