钛及钛合金具有低热导率、低膨胀系数、高韧性以及耐低温等优点，，，，，在低温发念头、低温超导零部件、海洋工程、航空发念头等领域均有大宗应用[1-2]。。。。。。TC11钛合金作为一种十分典范的两相钛合金，，，，，具有优异的热加工性能与力学性能[3-4]，，，，，其可用于制造飞机、发念头、直升机等航空航天器的结构件和零部件，，，，，也可用于制造石油化工装备中的反应器、换热器、管道等部件，，，，，其优异的力学性能在未来有望在其他领域获得更普遍的应用。。。。。。

由于TC11钛合金的普遍应用，，，，，现在对该合金的研究也十分多样性，，，，，例如白鹭等[5]研究了时效对热旋压TC11钛合金组织及性能的影响，，，，，发明TC11钛合金经双重退火处置惩罚后，，，，，经热旋压后合金的抗拉强度与硬度值显着提高，，，，，当再举行一次时效处置惩罚后，，，，，合金抗拉强度和硬度获得进一步提高。。。。。。陈军红等[6]研究了TC11钛合金应变率相关的拉伸行为，，，，，发明TC11钛合金的屈服强度随着应变速率的提高而增大，，，，，无论处于准静态或者动态拉伸条件下，，，，，合金均爆发剪切断裂，，，，，但韧窝尺寸有所差别。。。。。。而关于TC11热处置惩罚的研究也较多，，，，，例如岳旭等[7]研究时效温度对TC11钛合金组织与力学性能的影响，，，，，发明经时效处置惩罚后，，，，，组织中析出较多αｓ相，，，，，且时效温度升高会导致合金强度升高，，，，，塑性降低。。。。。。朱宁远等[８]研究了固溶时效处置惩罚对TC11钛合金显微组织和硬度的影响，，，，，发明固溶温度的高度会影响初生α相含量，，，，，固溶时间会影响晶界α相尺寸，，，，，固溶温度的增添会使硬度泛起先降低再趋于稳固的趋势。。。。。。

虽然关于TC11钛合金的研究较多，，，，，但热处置惩罚仍是工程应用中最常见的工艺，，，，，而固溶时效则是热处置惩罚工艺中最为常用的要领。。。。。。关于对TC11钛合金固溶时效的研究中[８-10]，，，，，现在主流的固溶温度区间均为两相区温度，，，，，而关于单相区温度的固溶处置惩罚少有报道，，，，，故本文凭证现在研究现状以及工程应用，，，，，划分设置单相区与两相区温度对TC11钛合金举行固溶处置惩罚，，，，，随后举行时效处置惩罚，，，，，以探讨TC11钛合金经差别固溶时效处置惩罚后的微观组织形貌与拉伸性能转变，，，，，为该合金的工程应用做出理论参考。。。。。。

1、试验计划与质料

本研究的试验质料是直径为130ｍｍ的TC11钛合金棒材，，，，，通过Avio500型等离子体发射光谱仪对原质料举行了化学因素剖析，，，，，效果显示其详细化学因素的质量分数为：6.59％Al、1.57％Zr、3.14％Mo、0.209％O、0.193％Ｆｅ、0.30％Si、余量为Ti。。。。。。通过一连升温金相法测试试验质料的相变点温度为993℃。。。。。。

凭证合金的相变点温度，，，，，设置包括两相区以及单相区的固溶温度，，，，，随后设置牢靠的时效温度举行时效处置惩罚。。。。。。详细固溶时效热处置惩罚制度见表1，，，，，其中WC代表加热竣事后举行水冷，，，，，ＡＣ代表加热竣事后举行空冷，，，，，合金的固溶时效使用HB-2X型箱式电阻炉举行加热处置惩罚。。。。。。待合金经差别温度的固溶时效处置惩罚后，，，，，使用线切割对合金举行切割处置惩罚，，，，，随后举行室温拉伸性能测试并使用拉伸试样的尾部位置举行微观组织形貌视察。。。。。。关于合金的微观组织形貌视察，，，，，首先通过差别目数的砂纸举行粗磨，，，，，再举行细磨、机械抛光等办法制样，，，，，随后使用配比HF∶HNO₃∶H₂O＝1∶3∶1８0的侵蚀溶液举行侵蚀处置惩罚，，，，，最后在型号为ＸＪＰ-6Ａ的金相显微镜上视察合金微观组织。。。。。。合金的室温拉伸性能在ＩＮＳＴＲＯＮ型万能试验机举行测试，，，，，测试标准依据GB/T 22８.1-2010中相关划定执行。。。。。。拉伸测试完成后，，，，，使用超声波洗濯仪对拉伸断口举行去杂质处置惩罚，，，，，并在ＺＥＩＳＳＳｕｐｒａ型扫描电子显微下举行拉伸断口形貌视察与剖析。。。。。。

表 1 固溶时效工艺参数

2、试验效果剖析

2.1　微观组织剖析

图1为TC11钛合金经差别固溶时效温度处置惩罚后的微观组织形貌。。。。。。在固溶温度为940℃时（图1（ａ）），，，，，合金的微观组织类型为双态组织，，，，，其主要由初生α相（位置Ａ）以及β转变组织（位置Ｂ）组成，，，，，在β转变组织内部保存大宗形貌细小的次生α相，，，，，而初生α相形貌以长条状为主，，，，，并伴有少量等轴状形貌。。。。。。在固溶温度升高的历程中（图1（ｂ）（ｃ）），，，，，发明组织形貌泛起较为显着的转变，，，，，其中初生α相体积与含量均一直镌汰。。。。。。当固溶温度升高至1000℃时（图1（ｄ）），，，，，发明初生α相完全消逝，，，，，组织中泛起粗大的β晶粒，，，，，且析出更多的次生α相，，，，，此时的组织类型转变为细片层β转变组织。。。。。。

在室温条件下，，，，，合金的组织主要以α相保存，，，，，在加热升温的历程中，，，，，合金组织中α相含量一直越少，，，，，其缘故原由是合金在经加热后，，，，，组织中α相会爆发部分消融，，，，，从而镌汰了α相的含量。。。。。。当合金加热到单相区温度时，，，，，组织β相最先大宗天生，，，，，α相完全消融。。。。。。其在转变历程中，，，，，α相和β相的晶格参数基本坚持一致，，，，，即两相之间保存晶格匹配。。。。。。在相变历程中，，，，，α相晶格中的原子会爆发位移和重新排列，，，，，形成新的晶格结构，，，，，最终转变为β相[11]。。。。。。

在固溶阶段，，，，，加热历程会使得合金中的溶质元素消融到β相中。。。。。。这个历程有助于溶质元素的匀称漫衍，，，，，并为后续析出历程创立条件。。。。。。冷却历程会将固溶处置惩罚后的合金快速冷却到室温，，，，，这个历程有助于形成过饱和的固溶体，，，，，为次生α相的析出提供了条件[12]。。。。。。在时效处置惩罚历程中，，，，，由于合金处于过饱和状态，，，，，溶质元素会从固溶体中析出并形成次生α相，，，，，这个历程涉及到溶质元素在β相中的扩散和凝聚，，，，，最终形成稳固的次生α相，，，，，其中固溶阶段温度越高，，，，，形成的过饱和固溶体中包括溶质元素越多，，，，，时效历程析出的次生α相越多。。。。。。

2.2　拉伸性能剖析

图2为TC11钛合金经差别固溶时效温度处置惩罚后的室温拉伸性能。。。。。。在时效温度确定，，，，，固溶温度改变的条件下，，，，，合金的强度随固溶温度升高而逐渐增添，，，，，其抗拉强度Ｒｍ由134８MPa升至1509MPa，，，，，屈服强度Ｒｐ0.2由1154MPa升至1304MPa，，，，，塑性则随固溶温度的升高而一直镌汰，，，，，其断后伸长率Ａ由13％降低2％，，，，，断面缩短率Ｚ由24％降至9％。。。。。。

由图1可知，，，，，固溶温度升高的历程中，，，，，组织中最显着的转变为初生α相以及次生α相的体积与含量。。。。。。由于初生α相的晶体取向为无序漫衍，，，，，这也使得其晶体结构保存较多的晶界和位错。。。。。。晶界是晶体中两个晶粒之间的界线，，，，，而位错是晶体中的一种缺陷，，，，，这些晶界和位错可以为滑移提供更多的“路径”，，，，，使得滑移爆发越发容易。。。。。。晶界和位错的保存还可以吸收和贮存应力能量，，，，，从而减小局部应力峰值，，，，，提高组织的抗变形能力。。。。。。别的，，，，，初生α相的晶体取向的无序漫衍使其能够激活多种类型的滑移系统，，，，，并通过增添滑移面密度、滑移偏向多样性、晶界和位错的保存来协调塑性变形，，，，，这种协调作用能够提高合金的塑性变形能力、减缓晶体损伤和断裂[13]。。。。。。故组织中初生α相对合金塑性起到增进作用，，，，，即初生α相含量越多，，，，，合金塑性越好，，，，，而当初生α相含量镌汰时，，，，，合金塑性一直降低。。。。。。

组织中次生α相则起到强化的效果，，，，，其强化作用从两个方面体现，，，，，首先是晶体取向强化，，，，，次生α相的晶体取向通常是有序排列的，，，，，这种有序排列使得晶体结构在宏观上体现出偏向性。。。。。。这种偏向性可以限制位错的滑移路径，，，，，提高组织的抗滑移能力。。。。。。别的，，，，，晶体取向的有序性可以增添晶体的内聚力，，，，，镌汰晶界的位错群集，，，，，从而高合金的强度。。。。。。其次形貌细小的次生α相具有一定的晶粒细化效果，，，，，次生α相的形成通常陪同着晶粒的细化，，，，，晶粒细化能够增添晶界的数目，，，，，使得组织中保存更多的晶界，，，，，从而有用阻碍位错的移动。。。。。。细小晶粒之间的晶界能够吸收和疏散应力避免位错扩散和晶界滑移，，，，，从提高合金的强度，，，，，即次生α相含量越多，，，，，合金强度越高[14]。。。。。。

2.3　拉伸断裂微观形貌剖析

图3展示了经由差别固溶时效温度处置惩罚后的TC11钛合金拉伸断口的微观形貌。。。。。。发明合金经两相区温度（图3（ａ）（ｂ）（ｃ））固溶处置惩罚后的断口形貌中漫衍大宗等轴状的韧窝（位置Ｃ），，，，，当固溶温度升至单相区后（图3（ｄ）），，，，，断口形貌由韧窝转变为岩石状形貌。。。。。。韧窝的形成是合金拉伸断裂历程中泛起的一种普遍征象，，，，，当合金受到拉应力作用时，，，，，断裂最先在最薄弱的部位（缺陷、裂纹等）爆发，，，，，然后逐渐扩展。。。。。。在整个拉伸断裂历程中，，，，，分子之间爆发断裂并形成断口，，，，，当断裂继续扩展时，，，，，合金中的纤维结构和晶粒也会受到影响，，，，，导致断口周围的韧窝形成。。。。。。韧窝数目越多且尺寸越大则意味着在断裂时爆发了更多的能量耗散，，，，，使得组织在受应力作用下吸收能量并延展变形的能力，，，，，即合金塑性更高。。。。。。故可知，，，，，合金经两相区温度固溶处置惩罚后的塑性较单相区温度要高，，，，，这与图2中拉伸性能趋势一致。。。。。。

除韧窝形貌外，，，，，发明在断口中还保存一定命目的微裂纹（位置Ｄ），，，，，这是由于经时效处置惩罚后的组织中保存大宗细小次生α相，，，，，其会有用减缓裂纹的扩展速率，，，，，且裂纹与次生α相相遇后，，，，，次生α相的周围会爆发一定晶界滑移并在晶界位置泛起应力集中，，，，，在应力作用下最终形成微裂纹。。。。。。别的，，，，，发明在固溶温度升高的整个历程中，，，，，断口中撕裂棱逐渐显着（位置Ｅ），，，，，撕裂棱的保存可以阻碍晶界的滑移和断裂，，，，，从而提高质料的强度，，，，，且撕裂棱也可以作为有用的位错源，，，，，阻碍晶界滑移和断裂的撒播，，，，，进而增添合金的强度。。。。。。

3、结论

（1）在固溶温度为两相区时，，，，，合金的微观组织类型为双态组织，，，，，其组织主要由初生α相以及β转变组织组成，，，，，初生α相形貌以长条状为主，，，，，并伴有少量等轴状形貌。。。。。。固溶温度升单相区后，，，，，组织中初生α相完全消逝并泛起粗大的β晶粒，，，，，组织类型转变为细片层β转变组织。。。。。。

（2）在时效温度确定，，，，，固溶温度改变的条件下，，，，，合金的强度随固溶温度升高而逐渐增添，，，，，塑性则随固溶温度的升高而一直镌汰。。。。。。

（3）固溶温度由两相区向单相区转变的历程中，，，，，拉伸断口形貌由韧窝形貌向岩石状相貌转变，，，，，且整个历程中的撕裂棱形貌逐渐显着。。。。。。

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