1、、、媒介

钛合金拥有比强度高、、、高温机能好和抗侵蚀等利益，，因而在航空、、、舰艇、、、化工等领域得到日益宽泛的利用。！＝昀，，随着航空航天技术的不休发展，，对航空发起机的推重比及飞机的机动机能提出了更高的要求，，作为发起机压气机转子和叶片重要候选资料的高温钛合金更是越来越受到人们的器重［1-2］。！

目前，，高温钛合金的开发重要集中在 Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si近α型系统［3］，，较为典型的有IMI834［3］，，Ti-1100［4］，， BT36［5］，， 以 及 中 国 的Ti60［6］和Ti600［７］等。！i60合金类似于英国的 IMI834合金，，是我国自主研制的一种新型近α型高温钛合金。！８煤辖鹬胁斡肓松倭康 Tａ元素用来提高其蠕变机能，，同时通过增长少量 Ｃ元素来扩大其热加工窗口。！Ｖ谒苤，，对于钛合金来说，，通过分歧的铸造工艺能够得到分歧的微观组织，，从而得到分歧的力学机能。！ｎ押辖鹪讦碌ハ嗲，，得到网篮组织，，这种组织拥有高的断裂韧性、、、好的蠕变机能及抗裂纹扩大能力；；；在α＋β两相区铸造，，能够得到等轴组织，，这种组织拥有较好的塑性和委顿强度［8］。！＝轮炷芄坏玫胶玫淖酆匣堋！！Ｒ延凶暄信，，对于IMI834合金来说，，含有肯定初生α相的双态组织拥有最好的委顿和蠕变机能［9］。！６杂赥i60合金，，其铸造工艺与组织机能之间关系的钻研还是极度有限的。！Ｒ蚨，，本钻研调查了3种分歧铸造工艺对Ti60合金棒材组织及机能的影响，，为该合金的宽泛利用提供肯定的理论基础。！

2、、、尝试资料与步骤

尝试用原资料为宝鸡钛业股份有限公司提供的?150ｍｍTi60合金棒材。！０舨木挛骱暝逗娇罩煊邢拊鹑喂靖亩秃蟮玫 ?150ｍｍ的锻棒，，其组织为初生α相含量约 40％的等轴组织，，如图 1所示。！

图 1　Ti60合金改锻后的等轴组织

Ｆｉｇ.1　！！ＥｑｕｉａｘｅｄｍｉｃｒｏｓTｒｕｃTｕｒｅｏｆTi60AlｌｏｙａｆTｅｒｆｏｒｇｉｎｇ

选取金相法测得其相变点为1045℃。！Ｔ诙桶羯锨腥3段?150ｍｍ×62ｍｍ的圆柱，，在3T自由锻锤上选取3种分歧的铸造工艺进行镦粗，，即1015℃通例铸造、、、1035℃近β铸造和10７0℃β铸造，，变形量为50％，，锻后立即水冷，，热处置制度为1020℃／2ｈ，，空冷 ＋７00℃／2ｈ，，空冷。！Ｑ∪」庋晕⒕倒鄄焓匝母弑蹲橹，，选取全能试验机测试其力学机能。！Ｊ液蜕聘呶吕焓匝墓ぷ髦本毒 ?5ｍｍ，，标距有效长度为 25ｍｍ。！Ｑ∪ ＳＵＰＲＡTＭ55型扫描电子显微镜观察和分析试样断口描摹，，索求分歧的组织描摹对断裂机制的影响。！

3、、、了局与分析

3.1　铸造工艺对Ti60合金棒材显微组织的影响

Ti60合金棒材时时规铸造、、、近β铸造和β铸造后的显微组织如图 2所示。！４油贾心芄豢闯，，分歧的铸造工艺对Ti60合金棒材显微组织的状态有显著的影响。！Ｍɡ旎竦玫湫偷牡戎嶙橹，，由于铸造温度低，，组织中等轴α相含量较多，，约为60％，，等轴α相巨细不一，，状态各别，，锻后水冷使二次析出的条状α藐小，，取向混乱，，见图 2ａ。！＝轮毂韧ɡ斓奈露壬愿，，也得到等轴组织，，但等轴α相含量略微有所降低，，约为 40％左右，，等轴α相巨细比力均匀，，二次析出的条状α较粗，，条状α集束散布没有通例铸造显著，，散布越发混乱，，见图 2B。！＆轮旌蠡竦玫湫偷耐鹤橹，，由于高温铸造后选取水冷，，冷却速度较快，，故α集束交错散布成网篮状，，热处置第一次高温退火后选取空冷，，条状α有充分的功夫析出和长大，，因而条状α较宽，，β晶界较显著（见图 2ｃ）。！４送，，β铸造后锻件的组织很不均匀，，在某些部门区域出现大块α相，，如图 3所示。！

图 2　Ti60合金经分歧工艺铸造后的金相照片：：：（ａ）通例铸造；；；（B）近β铸造；；；（ｃ）β铸造

Ｆｉｇ.2　！！ＭｅTAlｌｕｒｇｉｃAlｍｉｃｒｏｓTｒｕｃTｕｒｅｓｏｆTi60AlｌｏｙｒｅｓｕｌTiｎｇｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎTｆｏｒｇｉｎｇ：：：（ａ）α＋βｆｏｒｇｉｎｇ；；；（B）ｎｅａｒ-βｆｏｒｇｉｎｇ；；；（ｃ）βｆｏｒｇｉｎｇ

图 3　β铸造Ti60合金中的大块α相

Ｆｉｇ.3　BｌｏｃｋｙAlｐｈａｉｎBｅTａ-ｆｏｒｇｅｄTi60Alｌｏｙ

大块α相在钛合金β铸造中时时；；岢鱿，，会导致合金机能恶化，，因而也引起了宽大钻研者的关注。！

董长升等［10］以为粗壮α相拥有组织“遗传性”，，当原始坯料组织粗壮或不均匀时，，时时；；嵋鸫罂棣料嗟牟，，而这种组织即便在两相区多火次大变形后还是很难解除。！＃.Ｊ.Ｇｉｌ等人［11］对 TＣ4钛合金的钻研了局批注，，粗壮的α条是由于冷却速度过低造成的，，提高冷却速度能够显著削减和预防大块α相的出现。！Ｔ蓝热耍12］在钻研冷却速度对 TＣ11钛合金β加工显微组织的影响时也发现，，热处置后立即水冷，，可预防或削减大块α相的出现。！

3.2　铸造工艺对Ti60合金拉伸机能的影响

Ti60合金经过分歧铸造工艺的室温及高温拉伸机能如图 4所示。！４油贾心芄豢闯，，3种铸造工艺的强度相差不大，，其中近β铸造和β铸造的强度略高，，但从断面收缩率来看，，α＋β铸造和近β铸造的室和善高温塑性均高于β铸造，，可见，，近β铸造拥有更好的强度与塑性的匹配。！

Ti60合金选取分歧的铸造工艺得到分歧的力学机能是由其分歧组织的分歧变形机理决定的。！＃.Ｃ.Ｗｉｌｌｉａｍｓ以为金属变形时的强度与塑性与滑移长度有关，，滑移长度越短，，强度和塑性越高［13］。！５戎嶙橹幕瞥ざ仁怯傻戎嶙橹械某跎料嗑龆ǖ，，等轴α相越多，，晶粒越藐小，，滑移长度越小，，产生的位错塞积越少，，因而在断裂前能产生更大的变形而拥有更高的塑性。！Ｆ醋橹幕瞥ざ仁怯善醋橹摩疗穸然蚴虺叽缇龆ǖ，，片状组织的厚度、、、束域巨细及β晶界对塑性变形行为的影响是分歧的。！Ｓ捎谄醋橹笑料嘤毽孪嘀涞幕葡岛吐仙涤锌隙ǖ募负胃上，，位错在α晶粒中产生后沿滑移面活动，，能够不故障地越过α／β相界，，在β相中持续活动，，直到位错活动至魏氏组织束域界或原始β相晶界处，，因而断裂前位错塞积长度长，，强度稍高而塑性急剧降落。！

图 4　Ti60合金经分歧工艺铸造的室温（ａ）及高温（B）力学机能

Ｆｉｇ.4 ＲｏｏｍTｅｍｐｅｒａTｕｒｅ（ａ）ａｎｄｈｉｇｈTｅｍｐｅｒａTｕｒｅ（B）ｍｅｃｈａｎｉｃAlｐｒｏｐｅｒTiｅｓｏｆTi60AlｌｏｙｒｅｓｕｌTiｎｇｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎTｆｏｒｇｉｎｇ

3.3　铸造工艺对断口描摹的影响

图 5为 3种分歧铸造工艺前提下室温拉伸试样ＳＥＭ断口描摹。！４雍旯壅掌杉，，通例铸造和近β铸造的断口粗糙不平，，有显著的中心纤维区、、、放射区和边缘与拉伸轴线约成 45°方向的剪切唇区。！７派淝峡诶砺郾攘饬疗秸，，放射花腔呈发散状且收敛于中心，，注明裂纹发源于试样的中心部位（图 5ａ，，B）。！＆轮斓氖匝峡诒攘ζ秸梗ㄍ 5ｃ），，也存在 3个区，，但没有前两种工艺显著。！４佣峡谖⒐勖枘±纯，，通例铸造的试样可能观察到大量的蜂窝状描摹，，且断口上有大量的扯破棱，，注明该试样为韧性断裂，，这与其室温拉伸塑性较好是一致的（图 5ｄ）。！＝轮斓氖匝峡谏嫌写罅康娜臀鸦ㄇ，，韧窝巨细、、、深度不一，，且大多为等轴状（图 5ｅ），，属微孔荟萃型断裂。！Ｕ庵侄峡诘氖匝苄越虾谩！！＆轮斓氖匝⒐鄱峡谀芄还鄄斓饺臀衙枘，，同时也有大量的解理小平面，，是韧窝 ＋准解理的混合型断口（图 5ｆ），，因而塑性最差。！

图 5　室温拉伸试样断口电镜扫描照片：：：（ａ，，ｄ）通例铸造；；；（B，，ｅ）近β铸造；；；（ｃ，，ｆ）β铸造

Ｆｉｇ.5　！！ＳＥＭ ｆｒａｃTｏｇｒａｐｈｓｏｆTｅｎSiｌｅｓａｍｐｌｅｓａTｒｏｏｍTｅｍｐｅｒａTｕｒｅ：：：（ａ，，ｄ）α＋βｆｏｒｇｉｎｇ；；；（B，，ｅ）ｎｅａｒ-βｆｏｒｇｉｎｇ；；；（ｃ，，ｆ）βｆｏｒｇｉｎｇ

4、、、结论

（1）Ti60合金时时规铸造后，，组织中约含 60％的等轴α相，，二次析出的条状α藐小，，取向较混乱，，为典型的等轴组织；；；近β铸造获得的初生α相含量比通例铸造的少，，组织较均匀；；；β铸造组织为典型的网篮组织，，部门有大块α相出现。！

（2）3种铸造方式获得的试样强度相差不大，，其中近β铸造和β铸造的强度略高，，而通例铸造和近β铸造的室和善高温塑性均高于β铸造。！＝轮煊涤薪虾玫那慷扔胨苄缘钠ヅ洹！！

（3）3种铸造方式的室温拉伸断口均由纤维区、、、放射区和剪切唇区 3个部门组成。！Ｍɡ煊虢轮斓氖匝峡诰臀研投狭，，其中近β铸造中的韧窝更深，，巨细更均匀。！＆轮斓氖匝臀 ＋准解理的混合型断口。！

参考文件

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