TC18(BT22)鈦合金棒材β區(qū)熱處理低倍分層現(xiàn)象

TC18(BT22)鈦合金是全俄航空材料研究院于20世紀(jì)60年代研制的一型高強(qiáng)高韌鈦合金，也是廣泛應(yīng)用于伊爾-76、伊爾-86、伊爾-96等大型飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件材料，極適合用于制成大型自由鍛件和模鍛件，在航空領(lǐng)域已得到了大量應(yīng)用。

作為一種近β型高強(qiáng)高韌鈦合金，TC18(BT22)的加工工藝尤其是鍛造加工存在一定的特殊性。為了獲得良好的強(qiáng)度、韌性與損傷容限性能的匹配，擴(kuò)展其在各領(lǐng)域研究的應(yīng)用，我國(guó)一直重點(diǎn)研究TC18(BT22)鈦合金的鍛造加工工藝?？蒲腥藛T主要研究了TC18鈦合金鍛造棒材經(jīng)過(guò)β區(qū)熱處理后的空燒低倍分層現(xiàn)象，利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡等分析測(cè)試手段研究了低倍組織分層后不同區(qū)域的組織特征和組織演變特點(diǎn)，為該型鈦合金材料的鍛造組織均勻性控制提供經(jīng)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)中使用的材料為Φ800mm/6800kgTC18鈦合金鑄錠。TC18鑄錠經(jīng)β區(qū)和α+β兩相區(qū)的多火次鍛造后，機(jī)械加工獲得的Φ210mm的TC18鈦合金棒材。在成品棒材切取15mm低倍試樣片，接著進(jìn)行空燒熱處理，然后對(duì)試樣片出現(xiàn)的組織不均勻現(xiàn)象進(jìn)行分析。

試樣片的空燒熱處理一般在α+β兩相區(qū)預(yù)熱后加熱至β相區(qū)進(jìn)行，熱處理制度為835℃保溫60min，隨爐升溫至890～900℃保溫30min，空冷。另一種β區(qū)熱處理的溫度為相變點(diǎn)以上40～100℃、30min，空冷。

試驗(yàn)結(jié)果主要有以下三點(diǎn)：

（1）TC18鈦合金棒材在經(jīng)過(guò)不均勻的鍛造加工變形后，在棒材橫截面空燒低倍組織中會(huì)出現(xiàn)從表部到心部的宏觀組織分層，這類分層現(xiàn)象的形狀隨鍛造工藝變形方法不同而發(fā)生變化，分層的位置主要出現(xiàn)在棒材橫截面的1/4R～1/2R處，其中亮區(qū)的α相含量較少，暗區(qū)的α相含量較多；

（2）分層組織從邊部到心部宏觀低倍組織存在差異，其中分層邊界部位組織細(xì)小，整體偏暗。通過(guò)觀察高倍組織，暗區(qū)組織中α相含量較多，而亮區(qū)組織中的α相含量較少。采用適當(dāng)?shù)摩孪鄥^(qū)熱處理，α相可以完全溶解，同時(shí)粗大的β晶粒內(nèi)部出現(xiàn)大量的細(xì)小的亞晶粒；

（3）在分層組織的不同區(qū)域主化學(xué)成分無(wú)顯著差異，點(diǎn)成分差異是α相與基體β轉(zhuǎn)變相之間的微觀化學(xué)成分差異，空燒低倍組織分層是α相的溶解不均勻的宏觀表象。