钛合金由于拥有耐侵蚀性好
、、耐高温
、、比强度高档一系列利益，宽泛利用于航空航天领域，是现代飞机和发起机的重要结构资料之一，重要用于制作航空发起机中的重要零部件和飞机机体结构件[1-3]。。。为了满足新型飞机和先进航空发起机的设计需要，世界列国竞相研制工作温度可达600℃及以上的高温钛合金。。。目前，国外投入使用的典型高温钛合金有美国的Ti–1100合金
、、英国的IMI834合金以及俄罗斯的BT36和BT41合金等，国内科研院地点600℃高温钛合金方面发展了大量钻研[4-7]，自主研发的高温钛合金有Ti–55
、、Ti60
、、Ti600
、、Ti150等[8-11]。。。

Ti150合金离心叶轮锻件研制过程中存在组织机能不均匀
、、锻件力学机能离散性较大等问题，严重制约了资料的利用，降低了发起机的安全靠得住性。。。锻件的显微组织
、、机能不均匀不仅与等温铸造工艺有关，还与原资料组织均匀性有关，若原资料组织不均匀及工艺设计不合理，不均匀组织保留至锻件中，会进一步影响锻件的质量不变性。。。文中针对自主研发的Ti150合金离心叶轮锻件研制过程中存在的问题，钻研了Ti150合金棒材改锻（反复镦拔）工艺对组织
、、机能的影响，以期为该合金锻件研制出产提供借鉴。。。

1
、、原工艺分析

原资料来自宝钛集团有限公司出产的Φ230mm规格Ti150合金棒材，用于制作棒材的铸锭选取真空自耗电弧炉熔炼3次，最后1次熔炼不变阶段的压力不大于5Pa。。。棒材化学成分如表1所示。。。利用金相法测得该合金的α+β/β转变温度为1042℃。。。原资料低倍组织为模：В缤1所示，高倍组织的等轴初生α球化不显著，再结晶不充分，初生α相为长条状，体积分数约为80%，如图2所示。。。

表1Ti150合金棒材的化学成分

Tab.1ChemicalcomponentsofTi150alloybar（wt.%）

Ti150合金离心叶轮锻件图以及取样地位如图3所示，锻件外径最大尺寸为377mm，高度为128mm，未注公差为±1mm，拔模斜度为7°，其余未注圆角半径为5mm。。。

锻件原工艺如下：：棒材下料（Φ230mm×180mm）→两端机加倒角R20mm→等温模锻（坯料加热温度1002℃，终锻温度≥850℃，模具加热温度900℃，铸造速度3~0.1mm/s）→锻件心部机加Φ38mm通孔→热处置（1017℃×4h固溶后油冷，700℃×3h时效后空冷）→粗加工→超声波探伤→组织机能测试。。。

锻件低倍组织如图4a所示，高倍金相组织如图4b所示，由图4可知，锻件低倍未见缺点及清澈晶，出现花腔纹特点，流线根基沿外廓散布，部门变形强烈，这种特点容易带来机能上的差距。。。高倍金相显微组织为典型双态组织，初生α体积分数约15%，如图4b所示。。。锻件按HB/Z37[12]要求，选取水浸法超声波探伤，当量平底孔为Φ0.8mm，锻件检测了局未见单显，其探伤杂波水平为Φ0.8mm–(?12dB)（即选取Φ0.8mm的平底孔进行超声波探伤，杂波噪音分贝为-12dB），低波损失≤6dB。。。

统计学中用变异系数δ?CV?暗示一组有关数据的离散水平[13]，文中通过对锻件分歧地位的力学机能进行统计，分析锻件机能指标δ?CV?值，各地位机能指标如表2所示。。。目前航空类锻件科研课题要求锻件机能指标δ?CV?值均小于3%，由表2可知，图3中的1#
、、2#
、、3#
、、4#地位伸长率
、、断面收缩率指标的变异系数δ?CV?不切合要求，别的1#地位抗拉强度富足量仅有5MPa；Ti150合金离心叶轮锻件抗拉强度
、、屈服强度指标的变异系数δ?CV?值小于3%，伸长率指标的δ?CV?值为5.18%，断面收缩率指标的δ?CV?值高达8.51%，锻件力学机能的均匀性需提升。。。

表2各地位机能指标

Tab.2Performanceindexofeachlocation

选取三维制图软件成立了坯料及模拥有限元模型，如图5所示，并通过Deform数值仿照软件对坯料成形进行数值仿照分析。。。将坯料视为塑性资料，模具视为刚性资料，选取四边形单元对坯料进行网格划分，仿照有关参数如下：：坯料温度为1002℃，模具加热温度为900℃，坯料网格数为30000，剪切摩擦因数为0.3，热互换系数为5kW/(m??K)，铸造速度从3mm/s逐步减小至0.1mm/s，锻件最终应变散布如图6所示。。。由图6可知，锻件应变散布不均匀，锻件上端及下端面变形较。。。Ρ湓0.2左右，而心部及外侧区域应变为0.67~1.3，变形不均匀且存在小应变区域，达不到再结晶的前提，导致原资料低倍不均匀的组织保留到锻件中，从而使锻件分歧区域的机能测试了局差距较大。。。

由于Ti150合金锻件部门区域在模锻成形过程中变形量较。。。Я２蝗菀灼扑椴俳峋В蚨Ａ袅嗽柿衔⒅梗缤7中的白色椭圆区域（电子背散射衍射EBSD测试取样地位为图3中的5#地位）所示，这类织构类型属于显微组织的择优取向。。。

2
、、工艺优化

相变
、、再结晶和热变形等成分会影响钛合金织构的形成和演变[14]，而钛合金织构会使部门趋于单晶个性，使锻件在断裂韧性
、、塑性等机能方面阐发出各向异性，单一类型织构处易萌生裂纹，导致锻件提前失效，因而锻件铸造工艺必须思考织构的存在和解除步骤。。。文中锻件的显微组织择优取向织构可通过改锻增大变形方式改善，从而获得均匀藐小
、、晶粒取向混乱的等轴组织。。。大量文件资料批注[15-18]，晶粒细化重要产生在棒材开坯和改锻过程，可通过对温度和变形量进行节制，从而影响合金的静态和动态再结晶过程。。。为了改善锻件组织均匀性并解除锻件中的微织构，需对棒材进行多个方向镦拔，增大变形量，提高变形畸变能，达到动态再结晶细化晶粒的主张。。。

优化后的铸造工艺如下：：下料（Φ230mm×185mm）→端面机加倒角R20mm→棒材改锻〔加热温度1002℃，进行拔长
、、倒棱
、、平头并滚圆至直径Φ(170±5)mm×(335±15)mm，后再镦粗至坯料高度H=185mm，终锻温度≥850℃，反复上述工序3次，最后进行整形〕→中央坯机加（Φ210mm×195mm）→等温模锻（坯料加热温度1002℃，终锻温度≥850℃，模具加热温度900℃，铸造速度3~0.1mm/s）→锻件心部机加直径Φ(38±1)mm的通孔→热处置（1017℃×4h固溶后油冷，700℃×3h时效后空冷）→机加工→超声波探伤→组织机能测试。。。

棒材在两相区经过3次反复镦拔改锻后，经金相检测，其低倍
、、高倍组织照片如图8a和8b所示，低倍为模：В弑蹲橹戎岢跎料嗲蚧虾茫俳峋С浞郑跎撂寤质40%。。。

选取优化工艺出产的Ti150离心叶轮盘锻件实物如图9所示，低倍测试了局如图10所示，图3中取样地位1#
、、4#
、、5#区域的高倍组织照片如图11所示，对应的电子背散射衍射EBSD晶粒取向散布如图12所示。。。图3中取样地位1#
、、2#
、、3#
、、4#区域的室温力学机能测试
、、600℃高温力学机能测试了局别离见表3-4。。。图10-12批注，通过反复镦拔的改锻方式，能够有效解除原资猜中的微织构，使锻件低倍组织均匀，分歧区域高倍组织初生α相的体积分数均节制在15%左右。。。

由表3可知，锻件室温拉伸的抗拉强度
、、屈服强度
、、伸长率及断面收缩率等指标的变异系数δ?CV?值别离为1.13%
、、0.68%
、、2.91%
、、2.51%。。。与优化前相比，变异系数δ?CV?值大幅度降低，Ti150钛合金离心叶轮锻件分歧部位机能差距大及1#区域强度富足量偏低的问题得到了改善。。。

选取优化工艺出产的Ti150合金离心叶轮锻件，按HB/Z37要求，选取水浸法进行超声波探伤，当量平底孔选用Φ0.8mm时，锻件检测了局未见单显，其探伤杂波水平为0.8mm-(?21dB)，低波损失≤6dB，与工艺优化前相比，杂波降低了9dB。。。杂波水平的凹凸与资料显微组织亲昵有关，杂波是组织不均匀的反映[19]，由此可知，Ti150合金原资料改锻对锻件组织均匀性有较大的改善作用。。。

表3室温拉伸机能

Tab.3Tensilepropertyatroomtemperature

表4600℃高温拉伸机能

Tab.4Tensilepropertyat600℃hightemperature

3
、、结论

选取两相区改锻（反复镦拔）+等温锻规划出产的Ti150钛合金离心叶轮锻件力学机能优异，各部位力学机能均满足要求，且室温拉伸机能
、、高温拉伸机能均拥有较大的阔气量，锻件分歧区域的抗拉强度
、、屈服强度
、、伸长率及断面收缩率等指标的变异系数δ?CV?值均小于3%。。。

改锻（反复镦拔）有利于解除Ti150钛合金原资猜中的微织构，可改善锻件组织均匀性，达到降低探伤杂波的主张。。。

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（注，原文标题：：Ti150合金离心叶轮锻件工艺优化）