近年来，随着航空工业的不休发展，航空发起机对资料规格及机能提出了更高的要求[1]！
。TC17钛合金作为一种富β型两相钛合金，拥有高强、高韧和高淬透性，是航空发起机压气机的重要候选资料之一[2-3]！
。在中温下，TC17钛合金的强度超过Ti-6Al-4V和Ti-6242合金，并拥有较高的蠕变抗力，重要用作气轮发起机零件，如电扇盘和压气机盘件[4-8]！
。随着锻件整体化设计的发展，对TC17钛合金棒材规格的要求不休增大，这就对资料的组织均匀性和机能一致性提出了更高的要求！
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钛合金加工工艺与其组织、机能关系盘根错节，并且大规格棒材由于加工过程中的尺寸效应，对其机能指标要求越发刻薄，因而深刻钻研分歧热处置工艺对大规格棒材机能的影响极其重要！
。为此，发展了大规格TC17钛合金棒材热处置工艺钻研，分析资料分歧方向的组织均匀性及机能一致性情况，以期为该资料的工程利用提供工艺领导！
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1、尝试

尝试资料为两相区热轧加工的φ350mm大规格TC17钛合金棒材，名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo，合金Tβ相变点为（890±10）℃！
。TC17钛合金棒材的原始组织为典型的等轴组织，重要由初生α相和转变β相组成，等轴α相均匀散布在基体中，并且基体中有少量的短棒状α相，如图1所示！
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沿TC17钛合金棒材径向（R）和轴向（L）切取φ5mm×M10mm的拉伸试样！
。选取箱式电阻炉，依照表1所示热处置工艺对试样进行热处置！
。其中，固溶处置温度别离选用相变点以下800、820、840、860℃和相变点以上910、930、950℃，冷却方式选用空冷和水冷，保温功夫拔取2h和4h；；；时效制度均为630℃/8h/AC！
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选取Instron1195电子全能试验机进行拉伸机能测试！
。选取OlympusMG3光学显微镜和JSM6460扫描电子显微镜进行显微组织观察与分析！
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2、了局与分析

2.1显微组织分析

2.1.1固溶温度的影响

图2为TC17钛合金棒材经两相区固溶空冷＋时效处置后的显微组织！
。从图2能够看出，两相区固溶＋时效处置后显微组织阐发为典型的双态组织，在转变β基体上散布着肯定数量的α相，这些α相巨细状态各别！
。此外，转变β基体平散布有次生α相！
。随着固溶温度的升高，TC17钛合金棒材组织中初生α相尺寸减小，含量降低，并且固溶温度越高，这种特点越显著，固溶温度为860℃时，组织中的初生α相含量显著削减（图2d）！
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图3为TC17钛合金棒材经β相区910℃固溶水冷及910℃固溶水冷＋时效处置后的显微组织！
。从图3能够看出，经β相区固溶处置后，TC17钛合金棒材均为典型的魏氏组织，且时效前后组织均出现为粗壮的β晶粒，分歧的是时效处置后，固溶过程析出的马氏体相和亚稳β相（图3a）产生分化，天生藐小弥散的颗粒散布于基体内部（图3b）！
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2.1.2冷却方式的影响

在相变点以下热处置，冷却方式对α相的状态会产生重要影响！
。图4为TC17钛合金棒材经分歧温度固溶水冷＋时效处置后的显微组织！
。从图4能够看出，固溶水冷后的组织描摹与固溶空冷表态差不大，由初生α相、次生α相以及转变β相组成，均为典型的双态组织，并且随着固溶温度升高，初生α相含量削减，次生α相含量增多！
。与空冷组织（图2）相比，水冷后的次生α相细而短，晶间β相显著，重要是由于急剧水冷克制了次生α相的析出长大及粗化！
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2.2力学机能分析

2.2.1两相区热处置

表2为TC17钛合金棒材径向拉伸试样经两相区（800、820、840、860℃）固溶＋时效处置后的力学机能！
。从表2能够看出，在固溶空冷和水冷前提下，随着固溶温度升高，TC17钛合金棒材强度升高，塑性降低！
。结合显微组织分析发现，固溶温度为800℃时，TC17钛合金棒材显微组织中的初生α相约占60%，固溶温度升高到860℃时，初生α相含量不超过20%，次生α相显著增多！
。初生α相的削减和次生α相的增多，导致资料在变形过程中晶界难以滑移，次生α相难以协调变形，因而资料强度增高及塑性降低！
。通过对比还发现，水冷前提下TC17钛合金棒材的塑性较高，拥有较好的强塑性匹配，并且800℃/2h/WC＋时效处置后，棒材显示出最佳的强塑性匹配！
。TC17钛合金属于一种富β的两相钛合金，固溶过程可保留亚稳β相，固溶保温功夫过长会导致β晶粒尺寸长大而影响强度和塑性，保温功夫太短会导致α相向β相转变不充分，组织球化和均匀化不好，影响塑性！
。结合图2和图4发现，TC17钛合金棒材经固溶空冷＋时效处置和固溶水冷＋时效处置后均显示双态组织，但一样前提下水冷状态的初生α相较空冷状态的初生α相晶粒尺寸稍大，并且空冷状态下次生α相的长度和宽度均比水冷前提下的大，故在力学机能上显示出很大的差距！
。重要原因是固溶水冷后产生了马氏体相变，急剧冷却过程中天生的亚稳相在时效过程中会向平衡组织转变，较大的内应力促使转调换加充分，水冷后时效析出的次生α相越发短小，晶界由转变β相组成，短小的次生α相比空冷状态较长的次生α相更易于协调变形，从而导致合金塑性提高[9-10]！
。而固溶温度升高，合金的初生α相显著削减，变形过程中晶界滑移系较少，导致合金强度升高！
。因而，TC17钛合金棒材经800/2h/WQ℃＋630/8h/AC℃热处置后显示出较好的强塑性匹配！
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2.2.2β相区热处置

图5为TC17钛合金棒材经β相区910、930、950℃热处置后的力学机能，对应试样编号为表1中的9#~16#，固溶功夫为2h，时效制度为630℃保温8h后空冷！
。从图5能够看出，仅固溶处置的TC17钛合金棒材强度较低，空冷前提下抗拉强度仅为832MPa，水冷前提下强度较空冷前提下略高！
。重要是由于在相变点以上固溶处置，显微组织为典型的魏氏组织，这种组织重要由粗壮的β晶粒组成，变形过程由于晶界强度较弱，导致合金强度较低！
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TC17钛合金棒材经时效处置后强度显著增长，但其拉伸试验均未测得延长率，即相变点以上固溶处置后冷却方式不论空冷还是水冷，资料均阐发为脆性断裂！
。从图5还能够看出，在相变点以上固溶＋时效处置，空冷前提下当固溶温度由910℃升高至930、950℃时，TC17钛合金棒材的抗拉强度显著降低，而在水冷前提下，强度随着固溶温度升高而增长，并且水冷后的抗拉强度高于空冷后，重要是由于水冷前提下析出的针状马氏体和亚稳β相在时效处置后较空冷析出相的强化作用显著！
。分析以上原因，时效处置后TC17钛合金棒材强度升高重要是由于固溶产生的马氏体及亚稳β相在时效处置后产生分化，引起时效强化！
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2.3取样方向对合金力学机能的影响

表3为TC17钛合金棒材轴向拉伸试样经分歧温度固溶保温2h水冷＋630℃保温8h空冷时效处置后的力学机能！
。从表3能够看出，随着固溶温度的升高，TC17钛合金棒材轴向拉伸试样的强度升高，塑性降低，与径向拉伸试样阐发出一样的变动趋向！
。此外，轴向拉伸试样的强度和塑性均大于径向拉伸试样，注明TC17钛合金棒材存在各向异性！
。800℃保温2h固溶＋时效处置后，轴向屈服强度较径向增长了30MPa，增幅约为2.7%，但延长率增长了33%！
。从数据对比中还能够发现，TC17钛合金棒材固溶水冷后的屈强比力高，整体维持在0.95以上，注明将其用作结构件拥有较高的靠得住性！
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3、结论

(1)随着固溶温度升高，TC17钛合金中等轴α相含量削减，次生α相含量增多，较快的冷却速度可克制晶粒的长大和粗化！
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(2)TC17钛合金大规格棒材固溶空冷后的强度高于水冷后，但合金塑性较低！
。800/2h℃/WQ＋630/8℃h/AC处置可获得最佳的强塑性的匹配！
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(3)TC17钛合金棒材拥有较高的屈强比，将其作为结构件拥有较高的靠得住性！
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参考文件References

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