钛及钛合金拥有极度优异的机能，例如优良的蠕变机能、、断裂韧度、、耐高温性以及优异的抗冲蚀性等，在航空工业、、高温发起机叶片、、医疗器械等领域中宽泛使用［1-2］
。Ti-55511钛合金是一种富β不变元素的α+β型两相钛合金，由于该合金拥有高强高韧、、焊接机能优良以及淬透性优异等个性，在飞机的起落架、、底盘、、发起机叶片等结构件中得到宽泛利用［3］
。

目前，关于Ti-55511钛合金热处置工艺的钻研较多
。牟芃威等［4］对Ti-55511钛合金进行了固溶时效处置，发现合金经固溶时效处置后的力学机能得到显著提升，并且固溶会使组织中形成过饱和固溶体，再经时效处置后，组织中会析出次生α相
。辛宏靖等［5］也钻研了固溶时效对Ti-55511钛合金组织与力学机能的影响，发现固溶会使组织中产生元素再分配，并发现固溶温度会影响组织中初生α相的比例，且会影响时效时析出次生α相的含量，从而影响合金强度
。张颖等［6］对Ti-55511钛合金进行了双重退火处置，发现合金经双重退火处置后，组织为典型的魏氏组织，且试样强度降低，塑性提高
。

综上所述，固然目前较多学者对Ti-55511钛合金的热处置工艺进行了大量钻研，但重要均是以通常的固溶时效以及退火工艺为主，未进行新的热处置工艺钻研
。而BASCA(β退火+缓慢冷却+时效)工艺是一种新提出的热处置工艺，目前仅利用于少量的近β钛合金中
。随着近年来Ti-55511钛合金的利用不休增长，尤其是在航天航空领域，故本文将BASCA热处置工艺利用于Ti-55511钛合金中，分析该工艺对Ti-55511钛合金微观组织以及力学机能的影响，为Ti-55511钛合金的热处置工艺钻研提供参考
。

1、、试验资料与步骤

试验资料为经多火次铸造而成的Ti-55511钛合金棒材，棒材终锻规格为φ245mm，选取ICP发射光谱仪测试棒材的元素含量，具体了局如表1所示
。凭据GB/T23605—2020《钛合金β转变温度测定步骤》测试棒材β转变温度，测得的β转变温度为890～895℃
。

Ti-55511钛合金棒材的原始微观组织如图1所示，该组织重要由β转变组织和α相组成，并有α晶界存在，其中α相尺寸纵横交错，α相以大量藐小条状为主且平行或交错均匀散布在基体上
。

将棒材切割加工，随后对棒材进行BASCA工艺热处置，本文将BASCA工艺细分为BASC工艺与BASCA工艺，区别为是否进行A阶段(即时效处置)，具体热处置规划如表2所示
。热处置后，对合金进行微观组织观察，同时测试拉伸机能
。其中拉伸机能测试取样方向为L向(棒材纵向)，利用INSTＲON电子全能试验机，凭据GB/T228．1—2021《金属资料拉伸试验第1部门:室温试验步骤》进行拉伸试验，每组3个平行试样，最后取3个了局的均匀值
：辖鸬南嘧槌墒褂肊mpyreanX射线衍射仪(XＲD)进行分析，Cu靶材，电流为40mA，电压为40kV，扫描速度为10°/min，扫描角度领域为30°～80°
。在OLYMPUS光学显微镜下观察显微组织，断口描摹以及高倍微观组织选取SUPＲA55型扫描电镜(SEM)进行观察，使用配比为HF∶HNO₃∶乳酸=1∶3∶5(体积比)的侵蚀剂进行侵蚀
。

2、、试验了局与会商

2.1微观组织

图2为合金经BASC工艺处置后的微观组织，与棒材原始微观组织相比，经BASC工艺处置后，组织中α相描摹、、散布情况以及尺寸均有所扭转
。组织中的α相尺寸相比原始组织中的α相有肯定水平的增长，α相描摹蕴含大量条状、、少量等轴状以及个别块状
。

同时发现组织中β转变组织不显著，α相均匀散布在β基体上
。随着BA温度的升高，组织中α相数量以及尺寸有减小景象，这是由于温度升高会使组织中α相产生转变，即产生α→β转变，在升温的过程中，组织中α相产生溶化的挨次与原始组织中α相产生析出的挨次相反，首先是尺寸较小较薄的α相产生溶化，随后是尺寸较大较厚的α相产生溶化，最后导致α相含量以及尺寸减
。7］
。

图3为合金经BASCA工艺处置后的微观组织，相比于图2，发现此时组织中β转变组织显著，组织变得越发均匀不变
。β转变组织变得显著，注明合金经BASCA工艺中的时效处置后(A阶段)，组织中的亚不变β相产生分化，析出更屡次生α相以及不变的低温β相
。结合图2、、图3可知，BA温度可影响组织中α相尺寸，也可影响组织中α相描摹
。当BA温度较低时，低温导致原子扩散能力降落，在SC阶段的冷却过程中，组织中形成的亚不变β相含量较少，导致在A阶段析出次生α相能力减弱
。当BA温度升高，SC阶段形成的亚不变β相含量增长，导致A阶段析出的次生α相含量增长，组织中次生α相的弥散度增大，组织越发不变
。

2.2物相分析

图4(a)为合金经BASC工艺处置后的XＲD图谱
：辖鹪诩尤裙讨谢岵痢孪嘧，在加热实现后的冷却过程中，组织会产生β→α相转变
。钻研批注［8-9］，在冷却过程中，β相会进行β→α'、、β→α″以及β→α3种类型的转变，α'相与α″相重要是以切变方式进行转变，α相重要是以扩散方式进行转变
。

而过冷度的巨细是决定产生何种转变方式的重要成分，当组织中产生较大过冷度时，β相会以切变转变的大局转变为α'相或α″相，当组织中产生较小过冷度时，β相会通过扩散转变形成α相
。在BASC工艺中，合金首先随炉冷却至750℃，此过程为缓慢的炉冷，产生极度小的过冷度，随后再进行空冷，由于该阶段进行冷却的温度较低，且冷却方式为空冷，其产生的过冷度较小，故组织中形成α相
。也有文件指出［9］，通常情况下，水冷产生的过冷度是组织中产生切变转变的必备前提，故经BASC工艺处置后，合金的衍射峰重要由α相与β相组成
。

图4(b)为合金经BASCA工艺处置后的XＲD图谱，由于合金在该工艺中会进行一次时效处置，该过程会使组织中的亚不变β相产生分化，最终形成不变的α相与β相
。同时发现，当BA温度产生变动时，XＲD图谱中α相与β相的衍射峰强度有所扭转，这是由于分歧的BA温度会使β转变组织中元素含量产生扭转
。在BA温度升高的过程中，β转变组织中的β类不变元素Mo、、V的含量会有所降低，二者会影响晶格常数或占据特定的晶位，其含量的变动会影响到晶格或晶位的状态，从而影响衍射峰强度
。

此外，BA温度升高还会使得α类不变元素Al的含量增长，其会导致α相的晶体结构产生变动，好比晶格常数、、晶胞体积等，这些变动也会直接影响到α相的衍射峰强度
。即扭转BA温度会使得β转变组织中的元素产生再分配景象，进而导致衍射峰的强度产生变动［10-11］
。

2.3拉伸机能

图5为合金经BASC与BASCA工艺处置后Ti55511钛合金的室温拉伸机能，由图5可知，合金经BASC工艺处置后，强度随着BA温度的升高而升高，而塑性出现相反趋向
：辖鹁瑽ASCA工艺处置后，其拉伸机能变动趋向与BASC工艺处置后一致
。经比力，合金经BASCA工艺处置后，强度更高，但塑性略差
。经BASCA工艺处置后，当BA温度为855℃时，合金强度最大，其最大抗拉强度(Ｒm)为1131MPa，最大屈服强度(Ｒp0．2)为1034MPa
。经BASC工艺处置后，当BA温度为815℃时合金塑性最佳，其断后伸长率(A)为23%，断面收缩率(Z)为45%
。

当合金经BASC工艺处置后，BA温度较低时，组织中初生α相含量较多，这会减小组织滑移带之间距离，大量初生α相会使组织内部位错线越发细密和均匀，减小在晶界处产生的位错塞积，延长拉伸过程中孔洞的形核与成长，拉伸试样在断裂前会有较大的形变，提升合金塑性［12］
。同时，合金的组织中存在较多等轴状以及条状的初生α相，二者与β基体之间不存在固定位向关系，在塑性变形时，位错形成后会遇到较容易开动的滑移面，对塑性变形产生协调作用，使得合金塑性较高［13］
。随着BA温度升高，组织中初生α相含量降低，且析出次生α相含量增长，由于组织中初生α

相对合金的塑性有较大的影响，其含量越多塑性越好，故初生α相含量降低导致合金塑性降低
。同时组织中析出较屡次生α相，加大其互订交错的缜密水平，加强弥散强化成效，增长位错活动的阻碍，故合金强度增长［14-15］
。

当合金经BASCA工艺处置后，时效过程会使亚不变β相分化，形成大量弥散均匀的次生α相，增长组织中α相与β相的相界面，增长位错活动过程中的故障，且随着BA温度的不休升高，组织中亚不变β相的数量增长，从而使得在时效过程中析出更屡次生α相，导致合金强度更高［16］
。

2.4拉伸断口微观描摹

图6为合金经BASC工艺处置后拉伸试样断口微观描摹，发现其断口描摹重要以韧窝为主，韧窝尺寸较大且深
。韧窝是判断塑性巨细的重要成分之一，韧窝通常存在于塑性好的资料内，且拥有吸收较高能量的作用，韧窝尺寸与深浅肯定水平上会体现该合金受到应力的状态以及延展性［17-18］
。故当断口描摹中韧窝尺寸越大且深度越深时，合金的塑性越好
。同时发现，随着BA温度的升高，断口中除韧窝外，其扯破棱描摹越加显著，意味着合金强度不休升高
。

图7为合金经BASCA工艺处置后的拉伸断口微观描摹，发现断口中除韧窝外还存在较多的二次裂纹，二次裂纹通常是拉伸试样在纤维区产生断裂时形成的［19］
。此外，合金经时效处置后，其组织中存在大量针状次生α相，当裂纹在扩大过程中遇到次生α相时，会产生裂沃掷唳景象，导致组织中有二次裂纹形成，二次裂纹的形成必要更多的能量，二次裂纹还对裂纹扩大起到肯定克制作用［20］，使得合金的强度较高，故经BASCA工艺处置后合金的强度较高，与图5了局相一致
。组织中的大量次生α相还会使经BASCA工艺处置后的合金断口描摹有显著的凹凸升沉，这是由于在产生断裂的过程中，次生α相会增长裂纹扩大蹊径的崎岖性，因而断口微观描摹出现出凹凸升沉的崎岖描摹
。

3、、结论

1)Ti-55511钛合金棒经BASC(β退火+缓慢冷却)工艺处置后，组织中的α相尺寸相比合金原始组织中的α相有肯定水平的增长，组织中α相描摹蕴含大量条状、、少量等轴状以及个别块状
。经BASCA(β退火+缓慢冷却+时效)工艺处置后，合金中β转变组织显著，组织变得越发均匀不变
。BA(β退火)温度可影响组织中α相尺寸及描摹
。

2)在BASC与BASCA工艺中，合金强度均随BA温度的升高而升高，而塑性则呈相反趋向
。经BASCA工艺处置后，当BA温度为855℃时，合金强度最大，其最大抗拉强度(Ｒm)为1131MPa，最大屈服强度(Ｒp0．2)为1034MPa
。经BASC工艺处置后，当BA温度为815℃时合金塑性最佳，其断后伸长率(A)为23%，断面收缩率(Z)为45%
。

3)合金经BASC工艺处置后的断口描摹重要以韧窝为主，韧窝描摹较大且深，随BA温度升高，断口中扯破棱描摹越加显著
。经BASCA工艺处置后，合金断口微观描摹中除韧窝外还存在二次裂纹，且断口出现出凹凸升沉的崎岖描摹
。

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