TC25G钛合金(名义成分为Ti-6Al-2Sn-4Zr-4Mo-1W-0.2Si)是一种马氏体型α+β两相热强钛合金，通过增长高熔点元素(如Mo、、、W)显著提升了高温强度和热不变性，可在500~550℃下持久服役，宽泛利用于发起机机匣、、、转子叶片等高温承力部件[1-2]。。
。通常，钛合金资料的力学机能高度依赖其显微组织状态，而组织的演变与退火温度、、、冷却速度等热处置工艺参数亲昵有关。。
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目前，针对TC25系列钛合金的热处置钻研多集中于锻件及板材。。
。肖挺等[3]钻研了双重退火冷却方式对 TC25钛合金锻件机能的影响,发现空冷可平衡室温与高温机能;张苗等[4]通过调控TC25钛合金板材退火温度使其组织由等轴状向双态转变，从而提升高温抗拉强度。。
。轧制棒材作为航空发起机叶片用重要资料,其加工蹊径与锻件、、、板材存在显著差距,导致原始组织特点及后续热处置响应机制分歧。。
。钻研批注[5],轧制棒材在热处置过程中易出现初生α相过度溶化或β相粗化景象，造成力学机能颠簸。。
。因而，系统钻研热处置工艺对TC25G钛合金轧制棒材组织与机能的影响，揭示其内涵法规，进而优化热处置工艺，对保险资料服役机能拥有重要意思。。
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本钻研以TC25G钛合金热连轧棒材为对象，通过设计分歧退火温度、、、保温功夫、、、冷却方式的双重退火工艺,结合显微组织表征与力学机能测试,揭示热处置工艺参数对其显微组织及力学机能的影响法规，为TC25G钛合金轧制棒材的工程化利用提供理论凭据，保险其在航空高温结构件中的靠得住利用。。
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1、、、试验资料与步骤

试验用资料为TC25G合金铸锭，经多火次铸造为Φ150mm坯料后，在α+β两相区加热并经热连轧出产线轧制为?24mm棒材，重要化学成分见表1。。
。选取金相法测得棒材的相变点T为985℃。。
。轧制态棒材的原始组织为a+β两相区加工组织，所有原始β晶粒均齐全破碎，β转变组织上均匀的散布着初生α相。。
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表1 TC25G钛合金化学成分(质量分数，%)

Table 1 Chemical composition of the TC25G titanium alloy(mass fraction，%)

在轧制棒材上取L=150mm试样,利用RX-160kW箱式电阻炉(控温精度±3℃)依照表2中的热处置制度进行双重退火处置。。
。凭据GB/T5168-2020《钛及钛合金凹凸倍组织检验步骤》,选取Axiovert 200MAT金相显微镜分析显微组织。。
。将试样加工成R7尺度试样,凭据GB/T228.1-2021《金属资料拉伸试验第1部门:室温试验步骤》,利用CMT5105电子全能试验机测试力学机能。。
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表2双重退火工艺规划

Table 2 Double annealing process scheme

2、、、试验了局与分析

2.1一次退火温度对组织与机能的影响

TC25G合金轧制棒材在920~985℃x1h,空冷(AC)一次退火+550℃x4h,空冷二次退火后的显微组织如图1所示,相应的初生α相含量变动如图2所示。。
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图3为TC25G合金轧制棒材在920~985℃x1h，AC一次退火+550℃x4h,AC二次退火后的室温力学机能。。
。由图3可知，随着一次退火温度的升高，抗拉强度和屈服强度均呈先降落再上升的变动趋向，伸长率和断面收缩率总体呈降落趋向，冲击吸收能量呈先升高后降低的变动趋向。。
。在940℃进行一次退火后，抗拉强度为1099 MPa(指标要求≥1050 MPa),断面收缩率58%(指标要求≥20%),冲击吸收能量31.5J(指标要求≥24J),合金的强度、、、塑性及冲击机能匹配优良，且均能满足技术指标要求。。
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双重退火是通过度阶段温度调控α相和β相的状态、、、尺寸及散布，实现资料强度、、、塑性和韧性的协同优化。。
。一次退火通过调控初生α相和次生片状α相的比例，从而扭转合金的机能。。
。退火温度越高，初生α相含量就越少，由β转造成的次生α相含量就越多[6]。。
。在920~955℃退火时，随着退火温度的升高，初生α相含量削减，α相尺寸变大，细晶强化作用减弱，因而资料的抗拉强度降落。。
。同时，随着退火温度的升高，次生α相含量增长，β相中出现了较多的次生α条束，条间界面故障了位错的滑移和裂纹的扩大，因而资料的塑性降落。。
。在970~985℃退火时，由于退火温度靠近相变温度，等轴初生α相险些隐没，形成粗壮针状组织(见图2(d，e)),出现β单相区与α+β双相区临界转变组织的典型特点[7]。。
。由于针状a集束长宽比增大，从而通过界面强化提高了强度，但界面应力集中导致塑性和韧性恶化，因而资料的强度升高，但塑性和韧性降低。。
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2.2一次退火冷却方式对组织与机能的影响

TC25G合金轧制棒材在940℃保温1h,别离以空冷(AC)、、、油冷(OC)和水冷(WC)的冷却方式一次退火后，再经550℃x4h，AC二次退火后的显微组织如图4所示。。
。由图4可知，分歧方式冷却下合金中的初生α相含量根基一样，均在20%左右。。
。随着冷却速度的增长AC<OC<WC合金中产生了马氏体相变,出现了六方马氏体或斜方马氏体[8-9]。。
？？绽浜蟮南晕⒆橹跎料+β转变组织,如图4(a)所示。。
。油冷及水冷前提下显微组织为初生α相+亚稳态β相，如图4(b，c)所示。。
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图5为一次退火后分歧冷却方式下TC25G合金的室温力学机能。。
。由图5能够看出，随着冷却速度的增长,合金的抗拉强度和屈服强度均逐步升高,如图5(a)所示。。
。一次退火选取空冷方式冷却时,合金的抗拉强度为1099 MPa,选取水冷方式冷却时,合金的抗拉强度提升至1557 MPa,强度提高了约42%。。
。随着冷却速度的增长，合金的塑性及韧性均呈降落趋向，如图5(b)所示。。
。这是由于急剧冷却会克制β→a转变,推进亚稳β相的形成，同时提高位错密度并形成高密度相界面，这些成分共同加强了位错活动的阻力，从而提高合金强度，但亚稳相固有的低滑移系、、、高界面应力集中及位错缠结则显著降低塑性变形能力和裂纹扩大阻力，因而合金的塑性和韧性降低。。
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2.3二次退火温度对组织与机能的影响

TC25G合金轧制棒材经940℃x1h,AC一次退火后在530~630℃x4h,AC二次退火后的显微组织如图6所示。。
。由图6可知，合金经过分歧温度二次退火后的显微组织均为双态组织,初生α相含量均在20%左右，注明α相含量取决于一次退火温度的凹凸。。
。随着二次退火温度的升高，初生α相尺寸略有增大，β相中次生a片层的宽度略微增长。。
。别的，TC25G合金棒材在一次退火过程中大部门初生α相实现向β相转变,之后空冷形成初生α+β转变组织+亚稳态β相,亚稳态β相在热力学上为不不变组织,在二次退火时会产生分化形成α2相,该相会对合金的力学机能产生影响。。
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TC25G合金轧制棒材试样经940℃x1h,AC一次退火和530~630℃x4h,AC二次退火后的力学机能如表3所示。。
。由表3能够看出，随着二次退火温度的升高，合金的强度先降低后升高，而韧性和塑性先升高后降低，570℃二次退火时的强度最低，冲击吸收能量最高。。
。双态组织的TC25G钛合金的力学机能与初生α相的晶粒尺寸、、、β转变组织中片层的宽度以及组织中α2相的含量亲昵有关[10]。。
。在530~570℃二次退火时，随着退火温度的升高，初生α相的晶粒尺寸变大、、、β相中次生α片层的宽度增长,导致棒材的强度降落，冲击机能提高。。
。在570~630℃二次退火时，由β相中析出α2相含量的增长产生的弥散强化作用显著增长，从而导致强度升高，韧性和塑性降落。。
。综合思考合金的强塑性及韧性匹配,选定940℃x1h,AC+570℃x4h,AC双重退火制度为TC25G合金轧制棒材的最佳热处置工艺。。
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表3 940℃一次退火1h,空冷+分歧温度二次退火后TC25G钛合金的力学机能

Table 3 Mechanical properties of the TC25G titanium alloy after first annealing at 940℃ for 1 h, air cooling and second annealing at different temperatures

3、、、结论

1)TC25G钛合金轧制棒材经920~985℃x1h,空冷+550℃x4h,空冷的双重退火处置后,随着一次退火温度的升高,合金中等轴α相含量削减,抗拉强度、、、屈服强度先降低后升高，冲击吸收能量先升高后降低。。
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2)940℃x1h一次退火后选取空冷、、、油冷和水冷的方式进行冷却时,合金中初生α相含量根基不变,均为20%左右。。
。随着冷却速度的增长,合金中产生了马氏体相变，强度升高而塑性及冲击机能降低。。
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3)随着二次退火温度在530~650℃领域内增长,合金中初生α相尺寸及β相中次生α片宽度略微增长，强度先降低后升高，冲击机能先升高后降低。。
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4)合金经940℃x1h,空冷+570℃x4h,空冷双重退火处置后,可获得较佳的强度(抗拉强度1075 MPa,屈服强度950MPa)、、、塑性(伸长率20.0%,断面收缩率58%)和韧性(冲击吸收能量34.5J)匹配。。
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参考文件:

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Zhou Taoyu. Effects of thermal-mechanical processing in the α+β dual phase region on microstructures and mechanical properties of the TC25G titanium alloy[ D]. Hefei: University of Science and Technology of China,2023.

（注，原文标题：双重退火工艺对TC25G钛合金轧制棒材组织与机能的影响）