小序
钛合金因其具备高比强度、无磁性、耐侵蚀等性能，， ，，，，，已成为航空航天领域中具有优异生长潜力以及应用价值的结构功效性子料[1-2]。。。。。。。相较于α型以及β型钛合金，， ，，，，，α＋β型两相钛合金在塑性加工便当性上具有更为精彩的体现，， ，，，，，特殊适用于制成大型结构锻件以及宽幅板材[3]。。。。。。。TC11钛合金是一种普遍应用的α＋β两相结构钛合金，， ，，，，，具有精彩的热加工顺应性以及力学性能，， ，，，，，在航空、海洋以及汽车等领域内均展现出卓越的应用潜力[4-5]。。。。。。。别的，， ，，，，，由于TC11钛合金还具有优异的耐磨性和抗侵蚀性，， ，，，，，在制动系统中，， ，，，，，TC11钛合金可用于制造制动盘、制动鼓等要害部件，， ，，，，，能够提高制动系统的效率和清静性。。。。。。。
关于TC11钛合金热处置惩罚工艺的研究较多，， ，，，，，如张明玉等[6]研究了TC11钛合金经固溶时效工艺处置惩罚后的微观组织与攻击性能，， ，，，，，同晓乐等[７]研究了TC11钛合金经固溶处置惩罚后的微观组织与拉伸性能，， ，，，，，朱宁远等[8]同样对TC11钛合金举行固溶时效处置惩罚，， ，，，，，但主要剖析了显微组织与硬度的关系。。。。。。。除固溶时效工艺外，， ，，，，，虽有部分学者对该合金举行过退火工艺的研究，， ，，，，，但其设置的退火温度均以两相区温度为主，， ，，，，，鲜有关于单相区温度退火处置惩罚的研究。。。。。。。然而在现实工程生产历程中，， ，，，，，由于装备磨练不实时、员工操作失误等因素会导致现实的加热温度高于设定温度，， ，，，，，即由两相区温度转变为单相区温度。。。。。。。经更高的单相区温度加热会导致合金组织爆发显著转变，， ，，，，，对力学性能爆发较大的影响，， ，，，，，严重影响合金在工程中的应用。。。。。。。故举行单相区温度退火处置惩罚具有主要工程研究意义，， ，，，，，能够有用阻止工程事故爆发。。。。。。。
鉴于TC11钛合金在众多工程领域的普遍应用，， ，，，，，以及其性能优化的迫切需求，， ，，，，，本文基于现有热处置惩罚研究工艺以及工程研究现状，， ，，，，，选取TC11钛合金作为研究工具，， ，，，，，旨在填补现有研究的空缺，， ，，，，，通过对两相区和单相区温度退火处置惩罚的深入探讨，， ，，，，，探索其对微观组织形貌和拉伸性能的影响。。。。。。。研究效果不但有助于提高TC11钛合金的性能，， ，，，，，优化其在工程实践中的体现，， ，，，，，并且关于推动钛合金质料科学的生长，， ，，，，，特殊是在质料设计和工艺优化方面，， ，，，，，具有主要的工程意义。。。。。。。
1、试验
在生产TC11钛合金的历程中，， ，，，，，选用小颗粒海绵钛以及中心合金作为基础质料，， ，，，，，并严酷凭证名义因素（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）配比举行配料准备。。。。。。。随后通过布料和压制工艺制备出自耗电极，， ，，，，，并通过真空自耗电弧炉举行3次熔炼，， ，，，，，以确保合金因素的匀称漫衍，， ，，，，，再经扒皮探伤等工艺制成直径为720mm的钛合金铸锭。。。。。。。接纳自由铸造机对铸锭举行铸造加工，， ，，，，，最终制成直径为130mm的TC11钛合金棒材。。。。。。。经现实检测，， ，，，，，合金的详细化学因素如表1所示。。。。。。。
由于钛合金在加热历程中会爆发同素异构体转变，， ，，，，，故其相变温度的准确测定关于合理制订热处置惩罚工艺至关主要。。。。。。。通过一连升温金相法测得本研究中所用TC11钛合金的相转变温度为993℃，， ，，，，，以相变点温度为依据，， ，，，，，划分设置两相区温度（940℃、960℃、980℃）以及单相区温度（1000℃）对合金举行退火处置惩罚，， ，，，，，详细退火热处置惩罚制度如表2所示，， ，，，，，其中AC体现合金加热完成后接纳室温冷却的方法举行冷却处置惩罚。。。。。。。
完成上述热处置惩罚办法后，， ，，，，，对退火后的合金样本举行取样，， ，，，，，用于后续的微观组织视察及拉伸性能测试。。。。。。。首先，， ，，，，，金相试样经由粗细磨、抛光并使用体积比为HF∶HNO3∶H2O＝1∶3∶6的侵蚀液举行侵蚀等预处置惩罚办法。。。。。。。随后，， ，，，，，接纳Ziess（ＡｘｉｏＶｅｒｔ.Ａ1）光学显微镜对侵蚀后的合金微观组织举行详细视察。。。。。。。
同时，， ，，，，，凭证GB/T228.1-2010标准制备拉伸试样，， ，，，，，拉伸试样加工尺寸如图1所示，， ，，，，，设置加载速率为1mm/min，， ，，，，，在INSTRON（3400-34ＭＴ）万能质料试验机上举行拉伸性能测试。。。。。。。别的，， ，，，，，无论是微观组织视察照旧拉伸性能测试，， ，，，，，均沿棒材的纵向偏向举行。。。。。。。
2、试验效果与讨论
2.1 显微组织
图2展示了TC11钛合金经差别退火温度处置惩罚后的显微组织形貌，， ，，，，，从中可以视察到，， ，，，，，合金经940℃退火处置惩罚后，， ，，，，，大宗初生α相（位置Ａ）以及针状α相（位置Ｂ）在组织中匀称漫衍，， ，，，，，此时初生α相体积分数约为47％。。。。。。。合金加热完成后，， ，，，，，其冷却历程中通常爆发两种物相转变：β→α′相以及β→α相，， ，，，，，并陪同天生一定量的亚稳固β相。。。。。。。其中，， ，，，，，当冷却速率较快时（如水冷），， ，，，，，β相以快速切变方法举行转变，， ，，，，，最终形成具有六方马氏体晶体结构的α′相。。。。。。。由于本试验接纳空冷的方法举行冷却，， ，，，，，其整个历程冷却速率较慢，， ，，，，，在目今条件下并未形成α′相，， ，，，，，即组织中细小针状形貌的α相为次生α相[9]。。。。。。。随着退火温度上升至960℃，， ，，，，，发明显微组织中初生α相略有镌汰，， ，，，，，体积分数约为39％，， ，，，，，但整体形貌并无显著改变。。。。。。。随着退火温度继续增添到980℃后，， ，，，，，此时组织中析出的次生α相数目显著增添，， ，，，，，初生α相的体积与含量均显着镌汰，， ，，，，，体积分数约为18％。。。。。。。进一步提高退火温度至1000℃时，， ，，，，，组织中有粗大β晶粒泛起，， ，，，，，且初生α相完全消逝，， ，，，，，体积分数约为0，， ，，，，，这是由于退火温度凌驾相变点所致。。。。。。。整体来看，， ，，，，，初生α相的含量在退火温度逐步升高的历程中一直镌汰，， ，，，，，这批注合金在加热升温的历程中，， ，，，，，首先是细小的α相优先消融，， ，，，，，随后爆发消融的是体积较大的α相。。。。。。。
基体中α稳固化元素含量及冷却速率均会影响组织中次生α相的形成。。。。。。。合金经低温退火后，， ，，，，，组织中β相具有较高的稳固性，， ，，，，，这是由于此时β相内部的α稳固化元素含量较少所致。。。。。。。合金在随后的冷却阶段，， ，，，，，组织中β相主要被限制在初生α相的界面处爆发扩散，， ，，，，，限制了β→α相的转变，， ，，，，，即次生α相数目较少。。。。。。。然而，， ，，，，，α稳固元素在β相内的含量随着退火温度提高而增添。。。。。。。在此条件下举行冷却处置惩罚，， ，，，，，会限制α稳固元素扩散的能力[10]，， ，，，，，此时的β相通过扩散机制促使更多的次生α相有用析出。。。。。。。
2.2 拉伸性能
图3展示了TC11钛合金经差别退火温度处置惩罚后的拉伸性能转变趋势。。。。。。。从图中可以得出，， ，，，，，经940℃及960℃退火处置惩罚后，， ，，，，，合金体现出较为相近的强度水平，， ，，，，，抗拉强度划分为992Mpa与1001Mpa。。。。。。。继续升高退火温度至980℃，， ，，，，，合金强度有较为显着的增添，， ，，，，，抗拉强度由1001Mpa增添到1115Mpa，， ，，，，，增添约11.4％。。。。。。。在抵达1000℃退火温度时，， ，，，，，合金强度获得了进一步提升，， ，，，，，抗拉强度由1115Mpa增添到1128Mpa，， ，，，，，增添约1.2％。。。。。。。但与此同时，， ，，，，，其塑性体现却泛起了大幅度的下滑，， ，，，，，断后伸长率由最初的21％降低至2％，， ，，，，，降低约90％。。。。。。。即合金的强度在退火温度为1000℃时抵达最大值，， ，，，，，此时抗拉强度Ｒｍ抵达1128Mpa，， ，，，，，屈服强度Ｒｐ0.2抵达1012Mpa。。。。。。。合金的塑性在退火温度为940℃时抵达最大值，， ，，，，，其中止裂后伸长率Ａ为21％，， ，，，，，断面缩短率Ｚ为32％。。。。。。。故TC11钛合金的拉伸性能总体泛起的转变纪律为：合金的强度随着退火温度的升高而增添，， ，，，，，而塑性则随退火温度升高而下降。。。。。。。
关于合金拉伸性能的转变，， ，，，，，可以从合金经退火处置惩罚后的微观结构演变举行诠释。。。。。。。合金经940℃与960℃低温退火处置惩罚后，， ，，，，，此时组织中保存大宗初生α相，， ，，，，，初生α相中具有更多可开动的滑移系，， ，，，，，有利于变形初期滑移的启动和塑性调解，， ，，，，，从而使得该阶段合金体现出塑性较高而强度相对较低的特征[11]。。。。。。。
然而，， ，，，，，合金经980℃与1000℃的较高退火温度处置惩罚后，， ，，，，，在初生α相的含量镌汰以及消逝的同时，， ，，，，，并陪同大宗细小匀称的次生α相析出。。。。。。。此时，， ，，，，，由于次生α相内部易于形成位错塞积征象，， ，，，，，在拉伸历程中，， ，，，，，当位错在其内部滑移时，， ，，，，，需要更大的外力战胜障碍，， ，，，，，进而提高了合金的强度[12]。。。。。。。与此同时，， ，，，，，随着退火温度升高，， ，，，，，合金组织中泛起了粗大的β晶粒，， ，，，，，晶界位置在拉伸历程中爆发应力集中，， ，，，，，在外力一直作用下，， ，，，，，有细小朴陋爆发并扩散，， ，，，，，这会加速裂纹的孕育与扩展速率，， ，，，，，随着这些裂纹运动的加剧，， ，，，，，最终导致合金的塑性性能大幅度下降。。。。。。。
2.3 拉伸断口形貌
图4展示了经差别退火温度处置惩罚后的TC11钛合金拉伸断口形貌，， ，，，，，可以看出，， ，，，，，合金经940℃与960℃退火处置惩罚后的断口形貌具有较高的相似性，， ，，，，，主要体现为由大宗的韧窝（位置Ｃ）形貌组成，， ，，，，，且在断口中伴有局部解离小平面（位置Ｄ）特征形貌。。。。。。。拉伸试样在举行塑性变形的历程中，， ，，，，，组织内的位错滑移在快速应变的条件下爆发应力集中，， ，，，，，而该区域也会诱发微孔形核。。。。。。。由于位错间相互作用力随着拉伸的一连举行而一直削弱，， ，，，，，位错源在微孔内部进入少量位错的作用下被再次激活。。。。。。。由于一直有新的位错在塑性变形历程中爆发，， ，，，，，这些新位错也会相继涌入微孔，， ，，，，，促使微孔逐渐扩大，， ，，，，，而韧窝形貌就是在大宗微孔扩展并连通至断口位置时所留下的痕迹。。。。。。。
通常情形下，， ，，，，，合金具有较高的塑性时，， ，，，，，其拉伸断口中的韧窝深度较大且数目较多，， ，，，，，而当合金具有较差的塑性时，， ，，，，，断口中韧窝较浅且数目较少。。。。。。。团结图4（ａ）与图4（ｂ）的视察效果，， ，，，，，可以判断此时合金的塑性性能较高，， ，，，，，这一结论与之前从图3中得出的强度与塑性的转变趋势相吻合。。。。。。。
当合金经980℃与1000℃退火处置惩罚后，， ，，，，，视察此时拉伸断口，， ，，，，，其微观结构爆发了显著转变。。。。。。。相较于退火温度较低的拉伸断口特征，， ，，，，，此时韧窝的尺寸以及数目显着镌汰，， ，，，，，并且泛起了清晰的解理台阶（位置Ｅ）与撕裂棱（位置Ｆ）形貌，， ，，，，，断口外貌散布着大宗细小的韧窝，， ，，，，，断口形貌转变为岩石状，， ，，，，，这一断裂形态的转变展现了合金强度的增强，， ，，，，，同时陪同着塑性的削弱。。。。。。。故在较高退火温度条件下，， ，，，，，合金内部的微观组织演变导致其力学性能爆发转变，， ，，，，，从高塑性向高强度偏向生长，， ，，，，，反应在断口形貌上则体现为韧窝数目的镌汰以及脆性断裂特征的增多。。。。。。。
3、结论
（1）经低温（940℃、960℃）退火处置惩罚后，， ，，，，，合金的组织主要包括初生α相以及次生α相，， ，，，，，退火温度升高（980℃）使初生α相含量镌汰并消逝，， ，，，，，而次生α相的含量一直增多，， ，，，，，且退火温度为单相区（1000℃）时，， ，，，，，组织中泛起较大尺寸的β晶粒。。。。。。。
（2）合金强度随退火温度的升高而增添，， ，，，，，但塑性则与强度泛起相反的转变趋势。。。。。。。强度在退火温度为1000℃时抵达最大值，， ，，，，，此时抗拉强度抵达1128Mpa，， ，，，，，屈服强度抵达1012Mpa。。。。。。。塑性在退火温度为940℃时抵达最大值，， ，，，，，其中止裂后伸长率为21％，， ，，，，，断面缩短率为32％。。。。。。。
（3）合金经低温（940℃、960℃）退火处置惩罚后的断口形貌主要由大宗的韧窝形貌组成，， ，，，，，且伴有局部解离小平面，， ，，，，，而经高温（960℃、1000℃）退火处置惩罚后的断口泛起了清晰的解理台阶与撕裂棱形貌，， ，，，，，断口形貌转变为岩石状。。。。。。。
参考文献：
[1]吴晨，， ，，，，，马保飞，， ，，，，，赵耕岑，， ，，，，，等.延时淬火对航天紧固件用ＴＣ4钛合金组织和性能的影响[Ｊ].金属热处置惩罚，， ，，，，，2023，， ，，，，，48（12）：135-139.
[2]张晓园，， ，，，，，刘向宏，， ，，，，，杜予晅，， ，，，，，等.ＴＣ25Ｇ钛合金高温变形组织演变及强塑性研究[Ｊ].有数金属质料与工程，， ，，，，，2023，， ，，，，，52（12）：422７-423７.
[3]王猛，， ，，，，，张立平，， ，，，，，赵琳瑜，， ，，，，，等.增材制造和铸造TC11钛合金激光焊讨论组织与力学性能[Ｊ].焊接学报，， ，，，，，2023，， ，，，，，44（10）：102-110.
[4]邵博，， ，，，，，张利军，， ，，，，，吴天栋，， ，，，，，等.TC11钛合金高温长期异常断裂剖析[Ｊ].钛工业希望，， ，，，，，2023，， ，，，，，40（3）：28-32.
[5]吕学春，， ，，，，，赵文革，， ，，，，，袁明荣，， ，，，，，等.TC11钛合金热变形行为及微观组织演变[Ｊ].金属热处置惩罚，， ，，，，，2023，， ，，，，，48（5）：2７9-282.
[6]张明玉，， ，，，，，运新兵，， ，，，，，伏洪旺.固溶时效处置惩罚对TC11钛合金组织与攻击性能的影响[Ｊ].有数金属质料与工程，， ，，，，，2023，， ，，，，，52（5）：1７59-1７66.
[７]同晓乐，， ，，，，，张明玉，， ，，，，，岳旭，， ，，，，，等.固溶处置惩罚对TC11钛合金组织与性能的影响[Ｊ].金属热处置惩罚，， ，，，，，2023，， ，，，，，48（2）：195-200.
[8]朱宁远，， ，，，，，陈世豪，， ，，，，，廖强，， ，，，，，等.固溶时效处置惩罚对TC11钛合金显微组织和硬度的影响[Ｊ].金属热处置惩罚，， ，，，，，2022，， ，，，，，4７（12）：62-66.
[9]辛社伟，， ，，，，，赵永庆.钛合金固态相变的归纳与讨论（Ⅵ）———阿尔法[Ｊ].钛工业希望，， ，，，，，2013，， ，，，，，30（4）：1-8.
[10]王晓巍！！。。。。 ，，，，，董宇，， ，，，，，王德勇，， ，，，，，等.退火对ＴＣ25Ｇ钛合金组织和性能的影响[Ｊ].金属热处置惩罚，， ，，，，，2023，， ，，，，，48（6）：７4-７9.
[11]王伟，， ，，，，，周山琦，， ，，，，，宫鹏辉，， ，，，，，等.退火温度对ＴＣ4钛合金热轧板材的显微组织、织构和力学性能影响[Ｊ].质料研究学报，， ，，，，，2023，， ，，，，，3７（1）：７0-80.
[12]李晓琛！！。。。。 ，，，，，王世颖，， ，，，，，华天宇，， ，，，，，等.深冷处置惩罚对ＴＣ4钛合金退火历程中微观组织和力学性能的影响[Ｊ].金属热处置惩罚，， ，，，，，2022，， ，，，，，4７（6）：46-53.
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