TC18钛合金的名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe，作为一种极度重要的金属资料，其在航空航天、、、石 油化工以及汽车工业等较多领域均有宽泛的利用［1-2］！Ｓ捎赥C18钛合金中蕴含较多的β类不变元素（Mo 、、、V），故可对其进行热处置强化，通过合理的热处置工艺提高合金的力学机能［3-4］！

目前，已有大量的学者对TC18钛合金进行了钻研！Ｆ渲，牟芃威等［5］钻研了固溶和时效温度对铸态 TC18合金组织机能的影响，了局批注：铸态TC18合金经固溶后组织中初生α相产生粗化并形成过饱和固溶体 ，随着固溶温度的升高，合金强度和硬度不休降落！Ｔ倬毙Тχ煤，合金强度与硬度有所增长，这是由于 时效析出次生α相，其硬度高于β基体，以至硬度提升！Ｇ掖紊料嗫赡芄收媳湫喂讨械奈淮砘疃，从而 提高合金强度！Ｋ孀攀毙露壬，次生α相的数量削减，导致合金硬度降低，但强度变动较小！Ｐ梁昃傅 ［6］钻研了初生α相含量对TC18钛合金时效组织及力学机能的影响，了局批注：经低温固溶处置后，组织 中初生α相含量较高，克制了次生α片层在时效过程中的析出，以至合金强度较低，塑性较高；而经高温固 溶处置后，组织中初生α相含量削减，大量次生α相在时效过程中析出，提高了合金强度，并导致塑性有所 降低！３滤孛鞯龋7］钻研了退火工艺对增材制作TC18钛合金力学机能和微观组织的影响，了局批注：退火 温度为600℃时，合金的强度与塑性达到最佳匹配，随着退火温度的不休升高，组织中β晶内的针状α相开 始粗化，合金强度降低，而塑性提高！

综上所述，目前对TC18钛合金的热处置钻研大无数以固溶时效以及退火工艺为主，并且力学机能测试以 强度与塑性等拉伸机能为主，对其他热处置工艺以及力学机能钻研较少！９时疚恼攵訲C18钛合金选取分歧温 度热处置后进行炉冷的步骤，钻研分歧热处置温度对TC18钛合金微观组织与冲击机能的影响！Ｍü⑹允 以及理论分析索求该合金的利用价值，为有关领域的钻研和利用提供相应参考！

1、、、试验资料与步骤

选用经自由铸造机多火次铸造加工而成的TC18钛合金棒材作为试验资料，制品棒材规格为φ200ｍｍ， 其化学元素含量使用电感耦合等离子体发射光谱仪进行测试，了局如表1所示！Ｑ∪」庋晕⒕捣治龊辖鹗匝奈⒐圩橹，了局如图1所示！

从图1中能够发现，该合金原始组织重要由大量的α相以及β转变组织组成，并发现显著的晶界α相， 组织中α相的描摹以大量藐小条状为主，纵横交错且在基体上交错散布！

使用陆续升温金相法对TC18钛合金试样进行相变点测试，测得试验合金的β转变温度为893℃！＝玊C18 钛合金棒材进行切割加工，随后凭据β转变温度设置分歧的温度（835、、、855、、、875、、、895℃）对合金进行热 处置，加热设备为CWF12／65（1200）型马弗炉，升温速度为15℃/min，升至设定温度后保温2ｈ，待保 温实现后，选取炉冷的方式进行冷却！６岳淙春蟮氖匝形⒐圩橹鄄旒翱钩寤骰懿馐！ＮＵ鲜匝檠 谨性，合金微观组织取样地位为冲击试样尾部，冲击试样沿棒材的纵向地位取样！

在冲击试样测试中，每组选取3个试样进行测试，最后取3个了局的均匀值作为试验了局！４送，使用Ｏ ＬＹＭＰＵＳ型光学显微镜分析试样的金相组织，使用ＪＣＭ700型扫描电子显微镜观察高倍组织以及拉伸 断口微观描摹，使用Ｅｍｐｙｒｅａｎ型Ｘ射线衍射仪分析试样的物相，使用ＬＦ5255型冲击试验机进行冲 击机能测试！

2、、、了局与会商

2.1　微观组织

图2为经分歧温度热处置后炉冷所得TC18钛合金的微观组织！Ｓ朐及舨南啾，分歧热处置温度所得 TC18钛合金中α相尺寸巨细、、、散布情况以及描摹均产生了分歧水平的变动！５比却χ梦露任835℃（图2（ａ ））时，合金微观组织重要由藐小条状α相、、、部门等轴α相、、、β转变组织以及个别较大的块状α相组成，且 α相尺寸显著增大！５比却χ梦露壬咧855℃（图2（ｂ））时，组织中仍存在肯定数量的大块状α相及长 条状α相！Ｋ孀湃却χ梦露冉徊缴咧875℃（图2（ｃ）），大块状α相削减，长条状α相变得越发细 小，并

有藐小的针状α相出现！

当热处置温度升至895℃（图2（ｄ））后，温度已经达到β单相区温度，组织平散布大量的针状α相， 且晶界α相左近针状α相数量更多，而条状α相与等轴α相齐全隐没！

由于炉冷过程中合金冷却速度相比于水冷等其他冷却方式较慢，合金中的原子在冷却时有足够的功夫扩 散，因而组织中的α相形核和长大越发容易产生［8］！５比却χ梦露冉系停835、、、855℃）时，为α相和β 相两相区温度，组织中α相未齐全转变为β相，炉冷过程中组织内α相与β相的元素会进行再散布，炉冷前 合金的组织中已存在部门α相，炉冷过程中新的α相析出，且其形核地位通常在β晶界及原α相界面，新析 出的α相与组织中未产生转变的α相融为一体，最后荟萃成块，从而导致α相较原始微观组织中的α相有明 显增大！Ｈ却χ梦露冉细撸875、、、895℃）时，条状α相逐步变得藐小，这是由于该温度已逐步达到β单相 区温度，升温过程中，组织中α相逐步转变为β相，α相产生溶化，且其溶化挨次与原始组织中α相的析出 挨次相反，首先最薄最细的α相起头溶化，随后尺寸较厚较大的α相逐步溶化，经炉冷处置后，组织中的α 相以新析出α相为主，故导致其尺寸减！［9］！

2.2　物相组成

图3为经分歧温度热处置后炉冷所得TC18钛合金的ＸＲＤ衍射图谱！Ｈ却χ煤蟮暮辖鹱橹诶淙垂讨 会产生β→α相转变！ＭǔＧ榭鱿，β相会转变为α′相、、、α″相及α相，其中α′相与α″相是通过切变 方式进行转变，而α相是通过扩散方式进行转变！

影响转变方式的重要成分为过冷度，当冷却速度较快时，产生的过冷度较大，β相会转变为α′相或α ″相；而当冷却速度较慢时，产生的过冷度较小，β相则会转变为α相［12-13］！Ｓ捎诒臼匝榈睦淙捶绞 为炉冷，冷却速度慢，即β相将转变为α相！Ｓ赏3可知，经分歧温度热处置并炉冷后，合金的衍射峰重要 由α相与β相组成！Ｍ狈⑾，当热处置温度分歧时，α相与β相的衍射峰强度有所区别，随着温度升高， β相的（110）晶面、、、α相的（002）、、、（200）晶面的特点衍射峰强度呈上升趋向，而其余晶面的特点衍射 峰强度变动较小！＆孪嘌苌浞迩慷仍龀な怯捎谌却χ梦露壬，组织中α→β相转调换为齐全，即形成的β 相含量更高，故其衍射峰强度增长！４送，随着热处置温度升高，β转变组织的Mo元素与V元素有所降低， 而Al元素含量却随着热处置温度的升高而增长，Al元素作为α相不变元素，其含量的扭转会影响α相的晶格 常数，从而使得部门α相的衍射峰强度增大，即分歧的热处置温度会引发组织中元素产生再分配景象，从而 影响部门α相衍射峰的强度［14-15］！

2.3　冲击机能

资料的冲击机能重要是由两方面所组成，即冲击吸收功及冲击韧性！Ｆ渲，合金的冲击吸收功是指合金 在裂纹开动以及裂纹扩大过程中亏损的能量，其性质是合金故障裂纹开动以及裂纹扩大的能力［16-17］； 冲击韧性值为冲击吸收功与试样尺度断面面积之商，冲击韧性是指资料在冲击载荷作用下吸收弹性变形功、、、 塑性变形功以及裂纹扩大扯破功的能力，其中塑性变形功以及裂纹扩大扯破功是重要影响成分！Ｍ4所示为 经分歧热处置温度处置后炉冷所得TC18钛合金的冲击吸收功以及冲击韧性值！Ｓ赏4可知，合金的冲击吸收 功与冲击韧性二者成正比例关系，即冲击吸收功越大，合金的冲击韧性越高！＞员确⑾，合金经分歧温度 热处置过后，其冲击机能随着热处置温度的升高而逐步降低，当热处置温度由835℃提高至895℃时，合金的 冲击吸收功由46Ｊ降落至36Ｊ，冲击韧性则由57J/cm²降落至44J/cm²！

结合图2可知，当热处置温度较低时，组织析出α相的含量较多且尺寸较大，此时组织具备较好的协调 性，在裂纹开动过程中可能形成较大的塑性变形区，从而吸收较多的能量；在裂纹扩大方面，由于此时组织 中等轴状和条状的α相含量较高，裂纹在扩大过程中会延α相的晶界或穿过α相扩大，整体扩大蹊径较为平 顺！５比却χ梦露冉细呤，组织重要由大量藐小针状次生α相组成，冲击试样在变形过程中，组织中容易形 成钉扎作用，增长位错活动的阻力，使得裂纹开动过程中形成的塑性变形区面积较小，吸收能量较少；在裂 纹扩大方面，由于组织中α相含量降低，这将增大裂纹扩大蹊径的崎岖性，增长裂纹的长度，且大量藐小的 针状次生α相还会对裂纹尖端应力场起到肯定的分散成效，即增长裂纹扩大过程中亏损的能量！

综上所述，在热处置温度升高的过程中，TC18钛合金在裂纹开动过程中吸收的能量逐步削减，而在裂纹 扩大过程中吸收的能量则逐步增多！Ｓ泄刈暄校18-19］批注，裂纹在开动过程中吸收的能量为重要能量， 而裂纹在扩大过程中吸收的能量为次要能量，因而随着热处置温度不休升高，TC18钛合金的冲击机能逐步降 低！

2.4　冲击断口微观描摹

图5为经分歧温度热处置后炉冷所得TC18钛合金的冲击断口微观描摹！５比却χ梦露冉系褪保ㄍ5（ａ） 、、、图5（ｂ）），冲击断口描摹以韧窝为主，韧窝尺寸较大，且在大韧窝中含有大量小韧窝，注明该组织较 为均匀，拥有较弱的抗裂纹扩大能力，扩大所需的前提容易满足！Ａ盐圃谧橹诮欣┐笫，不仅能够沿α ／β晶界的接壤处进行扩大，还可穿过晶粒进行扩大，其扩大蹊径较平直，且分支较少，使得裂纹扩大蹊径 平展且旅程较短，批注合金冲击机能优良［20］！Ｈ臀殉叽缃洗笫怯捎诤辖鹪诼涔讨，组织中产生回复 与再结晶，使滑移系统增长，进而提高了合金韧性！

随着热处置温度升高至875℃（图5（ｃ）），断口韧窝尺寸变小，并有扯破棱出现，这批注合金强度 增长且韧性有所降低！５比却χ梦露壬咧力碌ハ嗲螅ㄍ5（ｄ）），断口中除显著的韧窝以及扯破棱形 貌外，浮泛尺寸有所增长，这是由于组织中含有大量针状α相，当裂纹的尖端进行扩大时会经过针状α相， 由于针状α相自身硬度较高，抵抗裂纹持续扩大的能力得以加强，裂纹产生绕弯偏转，扩大方向沿着α／β 晶界接壤处进行，从而在此区域形成浮泛，若持续施加外力作用，微孔汇聚合为二次裂纹来协调裂纹进行扩 展！

3、、、结论

1）TC18钛合金经分歧温度热处置并炉冷冷却后，组织中均存在α相和β相，α相尺寸巨细、、、散布情况 以及面孔均有分歧水平变动！Ｋ孀湃却χ梦露鹊纳，部门α相和β相的衍射峰强度增大，组织中大块状α 相隐没、、、长条状α相越发藐小，并析出较多藐小的针状α相！

2）合金冲击机能随着热处置温度的升高而逐步降低，当热处置温度由835℃升高至895℃，合金的冲击 吸收功由46Ｊ降至36Ｊ，冲击韧性由57J/cm²降至44J/cm²！

3）当热处置温度较低（835、、、855℃）时，合金的冲击断口微观描摹重要以韧窝为主，韧窝尺寸较大， 且在大韧窝中含有大量小韧窝！５比却χ梦露冉细撸875、、、895℃）时，断口中韧窝尺寸变小，并有扯破棱 出现，且浮泛尺寸有所增长！

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［16］ＬＥＩ！Ｌｅｉ，ＺＨＡＯ！Ｑｉｎｙａｎｇ，ＺＨＡＯ！Ｙｏｎｇｑｉｎｇ，ｅｔ　Al．Ｓｔ ｕｄｙｏｎ！ｔｈｅ！ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ！ｆａｃｔｏｒｓ！ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ！ｉｍｐａｃｔ　 ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ！ｏｆTC21Alｌｏｙ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉAlｓ！ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａTiｏｎ， 2021，177：111164．

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［20］ＫＯＴＫＵＮＤＥ！Ｎ，ＫＲＩＳＨＮＡＭＵＲＴＨＹ！Ｈ！Ｎ，ＰＵＲＡＮ-ＩＫ！Ｐ，ｅｔ 　Al．ＭｉCrｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ！ｓｔｕｄｙ！ａｎｄ！ｃｏｎｓTiｔｕTiVｅ　Mo-ｄｅｌｉｎｇ！ｏ ｆ　Ti-6Al-4VAlｌｏｙ！ａｔ！ｅｌｅVａｔｅｄ！ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉAlｓ ！ａｎｄ！Ｄｅｓｉｇｎ，2014，54：96-103．