TC21是我国自主研发的高强高韧钛合金，，，名义成分为Ti-6.4Al-3Mo-1.9Nb-2.1Zr-2Sn-1.5Cr，，，经固溶处置后，，，其抗拉强度能够达到1100MPa以上！！。因其优异的综合机能，，，已在国内宇航领域获得大量使用！！。由于TC21合金强度高，，，加工难度大，，，前期国内重要以铸造方式出产棒材和锻件！！。对于TC21合金铸造产品已进行大量钻研工作，，，而本文则针对厚度为6.3mm的板材发展热处置工艺对其机能和组织影响的钻研，，，为后续工业化出产提供技术支持！！。

1、尝试资料及步骤

1.1尝试资料

坯料为在相变点以下30~50℃铸造板坯，，，其规格为153mm×502mm×802mm！！。铸锭选取3次真空自耗电弧熔炼（VAR）熔炼，，，铸锭扒皮、切冒口处置，，，铸锭头部取样选取金相法检测相变点为970℃！！。经过三火次轧制出产工艺制备出厚度6.3mm的TC21钛合金板材，，，热轧后未经热处置（热轧态）及固溶时效后的板材各两块，，，对其板材选取水切割方式取试样，，，化学成分见表1！！。

表1板材化学成分（质量分数）%

1.2板材热处置

使用高精度（±2℃）箱式热处置炉对试样进行热处置，，，先拔取分歧固溶温度对试样进行固溶处置，，，固溶热处置功夫均为1h，，，冷却方式为空气冷却（AC）！！。对最优固溶温度（900℃）处置后的试样进行分歧温度的时效处置，，，时效热处置功夫均为4h，，，冷却方式为空气冷却，，，固溶温度与时效温度见表2！！。

表2板材固溶温度与时效温度°C

1.3机能测试

测试了板材的显微组织、拉伸机能，，，其中板材力学机能均按尺度GB/T3621—2007尝试步骤执行，，，测试方向为横向（T），，，为保障测试点的正确性，，，每个热处置制度测试3个样，，，了局取均匀值！！。

2、了局与会商

2.1固溶温度对板材显微组织的影响

图1为板材在热轧态及固溶处置后的横向显微组织照片！！。从图中能够看出，，，热态组织和固溶处置后的组织均为α+β两相区加工态组织，，，随着温度的升高，，，组织中初生α相含量削减，，，次生α相含量增长，，，组织越发均匀藐小！！。当温度达到900℃时，，，晶粒尺寸最！！。，，组织最均匀！！。随着热处置温度持续升高，，，920℃时，，，已出现了β相，，，温度持续升高至940℃，，，由于退火温度靠近相变点，，，此时晶粒长大显著，，，组织中大部门为β相及较少的初生α相及次生α相！！。这种粗壮的β组织对综合机能不敦睦！！。凭据文件报道，，，要想得到组织均匀，，，综合机能优异的板材，，，通常都必要进行双重热处置，，，下文将对经过900℃固溶处置的板材试样进行时效热处置！！。

图1板材热轧态及分歧固溶温度处置后的显微组织：：（a）热轧态；（b）840℃；（c）860℃；（d）880℃；（e）900℃；（f）920℃；（g）940℃

2.2固溶温度对板材力学机能的影响

图2为分歧固溶温度下板材横向力学机能，，，能够看出，，，热态板材的横向抗拉强度（Rm）达到1307MPa，，，经840℃退火后强度降低，，，随着固溶温度的升高，，，板材的抗拉强度和屈服强度（Rp0.2）呈先增大后减小的趋向，，，当温度达到900℃时，，，板材的抗拉强度和屈服强度别离达到最大值1315MPa和1195MPa，，，这是由于随着固溶温度的升高初生α相含量削减，，，900℃时晶粒最细！！。，，达到最佳的强化成效，，，并且较高的固溶温度可使TC21钛合金在固溶退火后组织中保留更多的β相，，，进而促使组织在时效处置后能析出更多的次生α相，，，提高强化成效！！。温度持续升高到940℃，，，晶粒长大，，，板材强度降低！！。随着固溶温度的升高，，，资料的延长率（A）和断面收缩率（Z）先增大后减！！。，，在860℃时在到最大，，，是由于此温度下，，，资料内组织均匀，，，晶粒细！！。，，资料的韧性相对较高！！。

图2分歧固溶温度下板材力学机能：：（a）抗拉强度和屈服强度；（b）延长率和断面收缩率

2.3时效温度对板材显微组织的影响

图3是对900℃固溶处置后的板材，，，再经过540~620℃固溶时效处置后的组织照片，，，能够看出各时效温度下组织均为α+β两相区加工组织，，，淡色为α相，，，深色为β相，，，时效温度对组织变动影响不大，，，经测定初生α相的质量分数为30%左右，，，600℃时组织最均匀，，，晶粒细！！。，，等轴化最显著，，，有少量次生α相析出，，，在此过程中通；岬玫浇细叩那慷群退苄裕，，由此揣度此温度下的时效成效最佳！！。

图3板材分歧固溶温度处置后的显微组织：：（a）540℃；（b）560℃；（c）580℃；（d）600℃；（e）620℃

2.4时效温度对板材力学机能的影响

对900℃固溶后的板材进行540~620℃时效处置，，，板材的力学机能如图4所示！！Ｄ芄豢闯鏊孀攀毙露鹊脑龃螅，，板材强度变动不大，，，600℃时屈服强度达到最大值1275MPa，，，同时抗拉强度为1350MPa！！。板材的延长率（A）变动不大，，，但是断面收缩率（Z）达到最大值32.6%！！。

图4分歧时效温度下TC21板材力学机能：：（a）抗拉强度和屈服强度；（b）延长率和断面收缩率

3、结论

（1）分歧固溶温度对TC21钛合金板材（6.3mm）组织有较大的影响，，，随着固溶温度的升高，，，组织中β相增多，，，900℃时组织越发均匀细！！。，，板材的强度达到最高！！。

（2）固溶后的板材再经过期效处置，，，组织和机能越发优异，，，600℃时效后屈服强度达到最大1275MPa，，，断面收缩率最高！！。

（3）TC21板材（6.3mm）选用900℃/1h，，，AC+600℃/4h，，，AC双重退火制度，，，能够得到板材的强度和塑性的优良匹配！！。