钛合金具有低密度、高比强度、耐蚀耐热等诸多优点，，，，，在航空航天工业获得普遍应用。。。。。。。。然而，，，，，航空发动 机工况重大，，，，，事情时温度可达600℃以上[1－3]，，，，，在这种高温、长时势情的苛刻要求下，，，，，发念头事情的可靠 性尤为主要。。。。。。。。

钛合金的使用温度取决于其热强性和热稳固性，，，，，热强包管其在高温使用条件下不至于因强度失效而导致 事故，，，，，热稳固包管其在高温条件下坚持自身组织稳固，，，，，不至于因组织转变或析出第二相而使构件失效[4]。。。。。。。。 其中，，，，，热稳固性是指合金在高温袒露下能坚持自身性能稳固的能力，，，，，通常用室温拉伸性能和断裂韧性来表征 [6] ，，，，，是权衡发念头事情可靠性的主要指标之一，，，，，与热强性配合决议钛合金的使用温度。。。。。。。。

热稳固性又包括组织稳固性和外貌稳固性2方面。。。。。。。。组织稳固性是指在使用历程中组织和结构不爆发转变 的倾向，，，，，一旦过饱和的α、β、α′等亚稳固相爆发等温剖析，，，，，对热稳固性的影响是不可预估的，，，，，故对高温 钛合金热稳固性的研究现实上是对其组织的研究。。。。。。。。从现有研究来看，，，，，通过添加合金元素可以包管热强性，，，，，但 合金元素含量过多会增添第二相的析出趋势，，，，，给热稳固性带来损害[5]。。。。。。。。

为此，，，，，从合金元素和加工工艺2方面综述了近些年来关于钛合金组织热稳固性的研究，，，，，以期为制备具有 优良热稳固性、热强性和更高使用温度的高温钛合金提供参考。。。。。。。。

1、合金元素对热稳固性的影响

纯钛具有优异的热稳固性，，，，，但抗拉强度低是其固有短板，，，，，为了知足现实生产中的各项要求，，，，，需要定量加 入一些合金元素。。。。。。。。依据对β相转变温度的影响，，，，，可将合金元素分为3类:α相稳固元素Al、B、C、O、N等，，，，，中 性元素Sn、Zr等，，，，，β相稳固元素Mo、Ｖ、NB、Fe、Cr、Si等[7]。。。。。。。。依据元素自身特征以及对合金性能的影响 ，，，，，现在已形成了近α型Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si高温钛合金系统[8]。。。。。。。。多元元素在协同改善钛合金机械性能，，，，，使合 金坚持优异热强性的同时，，，，，还可阻止合金在长时间热袒露下因析出物增多而引起的组织改变，，，，，即合金在知足 热强性要求的同时还能够坚持一定的热稳固性[9]。。。。。。。。

1.1 α相稳固元素

在高温钛合金中，，，，，Al是不可或缺的合金元素，，，，，其作用有以下几点:①提高钛合金的室温顺高温强度；；；；；② 提高钛合金的高温抗氧化性能；；；；；③降低钛合金的密度[7]。。。。。。。。Al在钛合金中的保存方法有2种，，，，，一种是以固溶方 式保存，，，，，起到固溶强化的作用；；；；；另一种以析出物的形式保存，，，，，即α2有序相，，，，，α2相虽然能够起到强化作用，，，，， 但其尺寸、保存位置、漫衍情形会严重影响合金的热稳固性[10]。。。。。。。。为表征合金中α2相的析出倾向，，，，，ＲOｓｅNBErG等[4]提出了铝当量盘算公式，，，，，详细如下:

[Al]当＝[Al]＋[Sn]/3＋[Zr]/6＋[O＋2N＋C]×10或[Al]当＝[Al]＋[Sn]/3＋[Zr]/6＋[Si]×4显而易 见，，，，，铝当量越低，，，，，α2相析出倾向越低，，，，，合金的热稳固性越好。。。。。。。。一样平常控制[Al]当≤8％，，，，，使得合金中不会析出 α2相，，，，，以包管热稳固性知足使用要求。。。。。。。。

李东等[11－13]接纳ΣNｉｆｉα表征各合金元素和热稳固性的关系，，，，，其中Nｉ代表第ｉ个元素的价电子 数，，，，，ｆｉα代表第ｉ个元素在α相中的原子数分数。。。。。。。。元素的电子浓度和Ti3X相界之间保存着一定的关系，，，，，在 举行合金设计时，，，，，凭证电子浓度、热袒露时间、使用温度确定平均电子浓度值NＰ，，，，，使ΣNｉｆｉα≤NＰ，，，，，便可以使合金在充分合金化包管强度的条件下，，，，，确保不析出Ti3X相以知足热稳固性的要求。。。。。。。。

α2相通常在恒久时效或热袒露历程中析出[14]，，，，，其析出形式主要为共格析出，，，，，与基体保存一定的取向 关系，，，，，现在发明的有(0001)α2∥(0001)α、<1120>α2∥(1120)α等[15]。。。。。。。。ZHａNG等[16]在研究Ti- 6-22-22合金热稳固性时发明，，，，，经由三重热处置惩罚后形成的细小α2相不会影响合金的力学性能，，，，，而粗大的α2相会造成 力学性能严重下降。。。。。。。。崔文芳等[17]在研究ＩMＩ834钛合金的热稳固性时发明，，，，，经由600℃/100H热袒露后，，，，，基 体析出匀称弥散漫衍的α2相，，，，，平均尺寸约为8.8NM；；；；；当热袒露温度升高至750℃时，，，，，α2相尺寸大幅增添，，，，，合金伸长率由10.9％强烈下降至6.7％，，，，，热稳固性显着降低。。。。。。。。Ｌｉ等[18]在研究Al对TA29钛合金热稳固性的影响时发明，，，，，热袒露8H后，，，，，能够视察 到大宗直径<0.5NM的球形α2相，，，，，这些α2相以共格方法从基体中析出；；；；；随着热袒露时间的延伸，，，，，α2相爆发粗化，，，，，100H后α2相长大至8NM，，，，，500H后形状过渡为纺锤状，，，，，此时合金虽然坚持了一定的塑性 ，，，，，但 断裂韧性显著降低。。。。。。。。α2相的析出行为也受到其他元素的协同影响。。。。。。。。

Ｘｕ等[19]在研究Ｗ元素对Ti-6.5Al-2Sn-4Hｆ-2NB合金影响时发明，，，，，热袒露历程中Ｗ会影响α相与β 相中元素的再分派。。。。。。。。随着热袒露时间的延伸，，，，，Ｗ在β相中富集，，，，，同时使NB在α相中富集，，，，，α相中NB元素的增 多使得晶格畸变水平增添，，，，，抑制了α2相的析出，，，，，减缓了有序化历程。。。。。。。。另外，，，，，Ｗ还能细化α2沉淀相，，，，，添加4 ％的Ｗ可使α2沉淀相长轴偏向由33NM降低至21NM，，，，，短轴偏向由20NM降低至14NM，，，，，从而减小α2相对合金塑性 的影响，，，，，使合金的热稳固性提升。。。。。。。。张尚洲等[20]研究发明，，，，，高温钛合金中加入C元素时会形成树枝状的 Ti3AlC、Ti3C或有序Ti2C碳化物，，，，，碳化物的保存减缓了热袒露历程中α2相的形成，，，，，提高了钛合金的热稳固性。。。。。。。。 另外，，，，，C元素的加入扩大了两相区温度规模[21]，，，，，使得合金在α＋β两相区热处置惩罚时Al元素的偏析行为爆发 转变，，，，，促使Al在初生α相和β相漫衍得越发匀称，，，，，降低了α2相的析出量，，，，，从而提高了合金的热稳固性。。。。。。。。

1.2 中性元素

高温钛合金中添加的中性元素主要是Sn和Zr，，，，，与其他元素一起加入可以起到增补强化的作用。。。。。。。。Zr和Si之 间有着很强的结协力，，，，，故Zr影响着Si在基体中的漫衍。。。。。。。。在高温钛合金中，，，，，硅化物中一样平常会富集Zr，，，，，形成(Ti ，，，，，Zr)5Si3化合物，，，，，且Zr在Ti中的扩散速率比Si小，，，，，因此在长时间的热袒露历程中硅化物的形核长大速率 取决于Zr[22]。。。。。。。。TC11钛合金中含有Zr和Si元素，，，，，Zr能够置换出Ti5Si3中的少量Ti，，，，，使析出物变为匀称漫衍且 错配系数更小的(Ti，，，，，Zr)5Si3，，，，，大幅降低Si的倒运影响，，，，，使得合金具有优异的热稳固性[23]。。。。。。。。Zr对Ti-1100 合金 中硅化物的析出也有很大影响，，，，，随着Zｒ含量的增添，，，，，Si的消融度降低，，，，，硅化物析出倾向增添，，，，，析出位 置由β相逐渐转移到α相[24]。。。。。。。。现在鲜有关于Sn元素对高温钛合金热稳固性影响的报道。。。。。。。。

1.3 β稳固元素

在高温钛合金中，，，，，添加的β稳固元素有Mo、Si等。。。。。。。。Mo自己并不会形成析出物，，，，，主要起固溶强化、细化晶粒和改善合金热加工性能的作用。。。。。。。。高含量的Mo会增进α2相的析出，，，，，改变合金的断裂方法，，，，，当Mo含量抵达3％时，，，，，合金的热稳固性迅速降低，，，，，断裂方法转变为脆断[25]。。。。。。。。差别的合金有着差别的最佳Mo含量。。。。。。。。Mo含量一样平常控制在1％以下，，，，，以阻止因含量过高增进α2相析出，，，，，导致蠕变性能与热稳固性失调 。。。。。。。。

Ti-5.5Al-4.0Sn-3.4Zr-0.3NB-1.0TA-0.45Si-0.8Ｗ-5.5％，，，，，比不含Mo时横跨2％[26]。。。。。。。。Si在合金中有2种保存形式，，，，，一种是固溶形式，，，，，其在α相中的固溶度仅为0.45％，，，，，而在β相中的固溶度 抵达3％；；；；；另一种是以析出物的形式保存，，，，，主要为Ti5Si3、Ti6Si3等[27－29]。。。。。。。。大宗研究[15，，，，，18，，，，，30]批注，，，，， 硅化物会优先在两相区界线或α基体的位错麋集处形核长大，，，，，其与基体没有牢靠的位向关系，，，，，形状多为球状 、纺锤状。。。。。。。。

曾立英等[30]在研究Si对Ti-600合金热稳固性的影响时发明，，，，，尺寸细小且匀称漫衍的硅化物可以提高合 金的力学性能，，，，，尺寸较大且漫衍不均的硅化物则会降低合金的力学性能。。。。。。。。TA29钛合金中含有一定量的Si，，，，，在 热袒露历程中硅化物首先会在α片层内形核长大，，，，，并逐渐由球形转变为椭球形[16]。。。。。。。。热袒露初期形成的细小 硅化物可以阻止片层间的滑动，，，，，维持合金的热稳固性，，，，，但随着热袒露时间的增添，，，，，长大的硅化物导致位错缠 结群集加重，，，，，并诱发爆发微裂纹，，，，，极大降低合金的塑性和断裂韧性，，，，，热稳固性急速下降。。。。。。。。

高温钛合金中加入的NB、Mo、TC等元素均能吸附Si元素，，，，，提高Si的固溶作用，，，，，延缓基体硅化物的析出 [31]。。。。。。。。而C的加入能够增添Si在基体中的消融度，，，，，使硅化物的析出数目和尺寸减小，，，，，在高温处置惩罚时，，，，，还能使硅 化物漫衍的更为匀称，，，，，更有利于合金的热稳固性[20]。。。。。。。。

造成合金热稳固性降低的主要因素是α2相照旧硅化物，，，，，现在尚无定论。。。。。。。。蔡建明等[15]以为，，，，，导致合金 热稳固性下降的主要因素是α2相的析出。。。。。。。。在一些过时效合金中，，，，，当α2相重溶而硅化物仍然大宗保存时，，，，，合 金的塑性会显着提升。。。。。。。。辛社伟等[32]在研究Ti600合金在600℃下的组织热稳固性时，，，，，得出了和蔡建明相同的结论，，，，，即在α2相与硅化物协同降低合金塑性的历程中，，，，，α2相的影响起主要作用。。。。。。。。而另一种看法以为，，，，，硅化 物对合金塑性下降起主要作用，，，，，在高温处置惩罚时硅化物爆发消融，，，，，合金塑性提升[33]。。。。。。。。

1.4 稀土元素

高温钛合金中添加的稀土元素主要有Gd、Nd、Y、Er等。。。。。。。。邓炬等[34]在研究ＩMＩ829钛合金时发明，，，，，添加Gd元素可以提高蠕变性能和热稳固性。。。。。。。。Gd原子与基体中的O团结，，，，，形成稳固细小的氧化物弥散漫衍 在基体中，，，，，既可以阻止α2相的析出，，，，，又能疏散析出硅化物，，，，，因此极大提高了合金的热稳固性。。。。。。。。在高温钛合 金中添加Y元素具有同样的作用[35]。。。。。。。。丁蓓蓓等[36]在对新型600℃高温钛合金Ti-Al-Zr-Sn-Mo-NB-Si-0.8Nd 举行研究时发明，，，，，Nd元素的保存细化了合金晶粒，，，，，使晶粒尺寸由200μM减至100μM。。。。。。。。

NB元素还能与基体中的O和Sn原子团结，，，，，降低合金的铝当量清静均电子浓度，，，，，从而抑制α2相析出，，，，，提高合金的热稳固性。。。。。。。。Ti60合金中Nd元素的作用亦是云云[37]。。。。。。。。韩鹏等[38]研究发明，，，，，在Ti-6Al-2.5Sn-4Zr-0.3Mo-1NB-00.35Si合金中添加Er元素后虽然能够形成稀土氧化物，，，，，但氧化物尺寸较大，，，，，且漫衍不匀称，，，，，并不可抑制α2相和硅化物的析出，，，，，因而不可有用提高合金的热稳固性。。。。。。。。

2、加工工艺对热稳固性的影响

高温钛合金的使用性能还取决于合金的显微组织形态，，，，，而组织形态又取决于合金的热处置惩罚和热加工历程 [39]。。。。。。。。高温钛合金在经由热处置惩罚或热加工后，，，，，可以获得等轴、网篮、双态和片层组织等典范组织[7]。。。。。。。。研究 批注，，，，，等轴和双态组织的热稳固性好，，，，，片层组织的热稳固性差。。。。。。。。因此，，，，，研究高温钛合金在高温作用下的组织 转化以及析出物特征对提高合金性能至关主要。。。。。。。。

2.1 热处置惩罚

高温钛合金中所使用的热处置惩罚主要是固溶时效，，，，，也称为双重退火。。。。。。。。凭证文献[40]，，，，，称为固溶时效更为准 确。。。。。。。。关于近α型钛合金来说，，，，，固溶温度越高，，，，，初生α相的含量越低，，，，，导致塑性变形能力越差，，，，，热稳固性下降 ，，，，，因此低的固溶温度有助于提高合金的热稳固性。。。。。。。。段锐等[41]划分在1000、1020℃对近α型ＴG6钛合金举行 2H固溶处置惩罚，，，，，在750℃举行2H时效处置惩罚，，，，，最后举行600℃/100H热袒露，，，，，发明较低温度固溶的样品在热袒露后 塑性降低率更低，，，，，对应着更优良的热稳固性。。。。。。。。关于β型钛合金，，，，，应接纳低的固溶温度，，，，，这是由于高的固溶温 度使得合金中α相的析出量增多，，，，，甚至毗连成网状，，，，，晶界的一连性被破损，，，，，使得合金在热袒露中的热稳固性 下降。。。。。。。。

赵红霞等[42]研究了固溶温度对β型Ti-35Ｖ-15Cr-0.15Si-0.05C合金热稳固性的影响。。。。。。。。效果批注，，，，，850℃/1.5H固溶处置惩罚后，，，，，合金再经540℃热袒露后塑性险些没有损失，，，，，而经950℃/1.5H固溶处置惩罚后塑性 降低约20％。。。。。。。。关于两相钛合金，，，，，应在单相区固溶处置惩罚。。。。。。。。储茂友等[43]研究发明，，，，，在单相区固溶处置惩罚的BＴ25Y 高温钛合金，，，，，经700℃/200H热袒露后析出的硅化物匀称细小，，，，，且随着固溶温度的提高，，，，，析出的硅化物尺寸越 来越大。。。。。。。。

时效温度和时间对高温钛合金的热稳固性也有影响。。。。。。。。王旭等[44]划分在700℃和750℃对Ti65合金举行了 5H的时效处置惩罚，，，，，随后举行650℃/100H的热袒露试验，，，，，研究了时效温度实时间对热稳固性的影响。。。。。。。。效果批注，，，，， 经热袒露后，，，，，750℃时效处置惩罚样品的伸长率较700℃时效处置惩罚样品降低约1％。。。。。。。。在700℃对Ti65合金划分举行2 、5、7H时效，，，，，随着时效时间的延伸，，，，，热袒露后合金的伸长率泛起先增添后稳固的趋势。。。。。。。。关于Ti-1100合金，，，，， 在593℃时效166H后就已经析出硅化物，，，，，而Ti3Al化合物的析出速率较慢，，，，，时效1000H后才完全析出[45]。。。。。。。。

ZHａNG等[46]研究时效处置惩罚对Ti-6Al-2Cr-2Mo-2Sn-2Zr合金热稳固性影响时发明，，，，，随着时效温度的升高 ，，，，，断裂韧性有所提高，，，，，而延伸时效时间则会导致断裂韧性下降；；；；；在450℃时效时间纵然长达1000H，，，，，也不会析 出硅化物，，，，，而在650℃时效500H时所形成的硅化物尺寸已经抵达100~300NM，，，，，且这种硅化物没有简单的化学式 ，，，，，因素介于(Ti，，，，，Zr)5Si3和(Ti，，，，，Zr)6Si3之间，，，，，严重影响合金的力学性能。。。。。。。。

赵永庆等[47]研究了差别热处置惩罚对Ti40合金热稳固性的影响。。。。。。。。当仅对Ti40合金举行退火处置惩罚时，，，，，如划分 在700℃和600℃举行4H退火，，，，，随后举行500℃/100H热袒露，，，，，发明退火温度较高的样品拥有更高的延伸率，，，，， 即较好的热稳固性；；；；；而退火温度对抗拉强度的影响不大。。。。。。。。对Ti40合金举行淬火＋预时效＋时效处置惩罚时，，，，，淬火 温度对热稳固性的影响很大[48]。。。。。。。。当淬火温度为850℃时，，，，，经500℃/100H热袒露后，，，，，其延伸率仅为3.5％，，，，，相 比未热袒露试样(延伸率为15.3％)降低了约70％；；；；；在550℃下举行热袒露时，，，，，随着热袒露时间的延伸，，，，，晶界 析出相逐渐连成一体，，，，，严重影响热稳固性[47]。。。。。。。。而当淬火温度升高至900℃时，，，，，热袒露后合金塑性损失，，，，，热稳固性下降严重。。。。。。。。这是由于Ti40合金有着极高的钼当量，，，，，较高温度的淬火增进了析出物在晶界的形核与析出，，，，，弱化了晶界，，，，，加之预时效使得晶界平直化，，，，，造成热稳固性降低。。。。。。。。

2.2 热加工

钛合金通常要经由铸造、轧制等热加工才华知足使用要求，，，，，差别的加工方法对合金的热稳固性有着差别的要求。。。。。。。。王田等[49]研究了热加工方法对Ti-811合金热稳固性的影响。。。。。。。。使用精锻、连轧＋精锻、连轧3种工艺方法将质料加工成?40MM的棒材，，，，，然后举行相宜的固溶时效处置惩罚。。。。。。。。研究发明，，，，，连轧棒材的延伸率较高，，，，，精锻棒材的延伸率较低，，，，，但也抵达了18％，，，，，仅比连轧棒材低3％。。。。。。。。经由425℃/100H热袒露后，，，，，精锻棒材的延伸率 略有升高，，，，，连轧＋精锻棒材的延伸率险些稳固，，，，，而连轧棒材的延伸率略有降低，，，，，和精锻棒材持平。。。。。。。。经3种加 工方法获得的棒材均具有优异的热稳固性，，，，，适合在425℃下长时间使用。。。。。。。。

纪小虎[50]研究了多向铸造对TA15钛合金热稳固性的影响。。。。。。。。在经由多向铸造之后，，，，，TA15钛合金的α相主 要为初生α相和次生α相。。。。。。。。一方面，，，，，随着铸造道次的增添，，，，，晶粒获得了细化，，，，，可是在热袒露历程中，，，，，初生α 相会快速长大，，，，，使得热稳固性变差。。。。。。。。

另一方面，，，，，多向铸造后次生α相坚持着“本征”稳固性，，，，，其在热袒露历程中险些不爆发长大，，，，，有着很好 的热稳固性。。。。。。。。

铸造温度对钛合金的热稳固性有很大的影响，，，，，关于差别类型的钛合金其纪律有所差别。。。。。。。。YａNG等[51]研 究了等温铸造温度对α＋β型BＴ25Y钛合金热稳固性的影响，，，，，发明铸造温度会影响α相的形态与漫衍，，，，，进而 影响热稳固性。。。。。。。。铸造温度为940℃时，，，，，基体中的α相爆发静态球化，，，，，这些细小弥散漫衍的α相能够很好地协 调变形，，，，，使合金坚持优异的热稳固性；；；；；但随着铸造温度的升高，，，，，等轴α晶粒逐渐毗连成层片状，，，，，群集在晶界 处，，，，，突破了β晶粒的一连性，，，，，使得晶粒间的变形协调性降低，，，，，合金的热稳固性严重下降。。。。。。。。而关于近α型钛合 金，，，，，

提高铸造温度可使合金晶粒在热袒露前就坚持较大的尺寸，，，，，在热袒露历程中晶粒长大十分有限，，，，，因此保 持着一定的热稳固性[50]。。。。。。。。ＷａNG等[52]研究了铸造温度对Ti-5.8Al-3Sn-5Zr-0.5Mo-1.0NB-1.0TA-0.4Si- 0.2Er合金热稳固性的影响，，，，，发明铸造温度不但影响初生α相的数目，，，，，还会影响初生α相中球状α相和板条状 α相的分派。。。。。。。。

经由1000℃铸造后，，，，，合金组织由31％的球状α相、10％的板条状α相和59％的次生α相组成，，，，，而经由 1050℃铸造后则由18％的球状α相、22％的板条状α相和60％的次生α相组成。。。。。。。。650℃热袒露试验效果批注，，，，， 在较高温度下铸造的合金有着更好的热稳固性；；；；；热袒露历程中沿α/β相界线析出的硅化物能够抑制晶界迁 移和位错滑移，，，，，从而提高质料的热稳固性。。。。。。。。

以上研究批注，，，，，热加工通过影响差别相的含量与漫衍来影响高温钛合金的热稳固性。。。。。。。。故关于差别的高温 钛合金，，，，，应中选择与其相顺应的热加工工艺来获得多态混淆组织，，，，，使得热稳固性知足使用要求。。。。。。。。

3、结语

针对通例高温钛合金的热稳固性，，，，，海内外学者举行了大宗的研究，，，，，并取得了丰富的效果，，，，，但依旧保存一 些问题:①元素对高温钛合金热稳固性的影响是通过研究是否添加该元向来获得的，，，，，忽略了所添加元素与合 金中其他元素的相互作用；；；；；②高温钛合金中合金元素的作用不是伶仃简单的，，，，，而是多种合金元素之间相互影 响的协同作用，，，，，要厘清这些元素的协同作用是较量难题的；；；；；③高温钛合金中添加的元素种类多、含量少，，，，，在 批量生产历程中易泛起偏析，，，，，难以包管因素匀称化以及有用控制杂质含量，，，，，古板的热加工和热处置惩罚也很难消 除这些影响；；；；；④现在关于热稳固性的研究过多的强调效果剖析，，，，，缺乏对析出物形成历程中扩散效应的理论研 究。。。。。。。。

因此，，，，，可以将高温钛合金的因素控制、热处置惩罚及热加工工艺的优化作为下一步研究偏向。。。。。。。。借助盘算机，，，，， 使用现有钛合金数据库，，，，，建设元素含量、热加工及热处置惩罚参数与组织稳固性之间的关系。。。。。。。。信托随着研究的深 入和手艺的生长，，，，，热稳固性相关问题将会获得妥善解决，，，，，高温钛合金将在航空航天中施展越来越主要的作用 。。。。。。。。

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