TC4钛合金具有高比强度、较宽的事情温度规模和优异的耐侵蚀性能，，，，，，，是制造航空发念头压气机盘、叶片等 的首选质料之一[1]。。。。。。。航空发念头叶片的事情条件极为重大和苛刻，，，，，，，需遭受重大的气动应力、离心应力和温 度负荷作用[2]，，，，，，，因而对叶片用钛合金棒材的显微组织和力学性能提出了很高的要求，，，，，，，如GJB494Ａ-2008《航空发念头压气机叶片用钛合金棒材规范》要求叶片用TC4钛合金棒材的初生α相含量不低于25％。。。。。。。

超声波探伤 磨练是航空航天领域钛合金原质料验收的基本要求，，，，，，，部分原质料订货标准中对探伤的要求也十分苛刻，，，，，，，如 GJB494Ａ-2008要求转子叶片用棒材探伤杂波水平不大于0.8mm-12ｄB。。。。。。。海内学者对钛合金显微组织与超声探 伤杂波的对应关系举行了研究[3-7]，，，，，，，发明探伤杂波的崎岖不但与组织中α相和β相的含量及尺寸巨细有关 ，，，，，，，还与组织的匀称性、织构等亲近相关。。。。。。。因此，，，，，，，在钛合金研制和生产历程中，，，，，，，除组织和通例性能外，，，，，，，对超声 探伤杂波水平也应重点关注。。。。。。。

现在，，，，，，，海内制造叶片用TC4钛合金棒材的热加工工艺主要有精锻和轧制，，，，，，，但对2种加工方法下TC4钛合金棒材 组织和性能(包括超声探伤杂波)的综合比照研究较少。。。。。。。为此，，，，，，，比照剖析了精锻和轧制2种加工方法下叶片用 TC4钛合金棒材的组织与性能，，，，，，，并研究了精锻温度和变形量对棒材组织与性能的影响，，，，，，，以期为优化热加工工 艺，，，，，，，制备知足GJB494Ａ-2008要求的叶片用TC4钛合金棒材提供参考。。。。。。。

1、实验

1.1实验质料

实验质料为经3次真空自耗电弧熔炼(VAR)＋多火次墩拔铸造制备的φ95mmTC4钛合金棒坯。。。。。。。棒坯β相转变温 度为995℃，，，，，，，化学因素如表1所示。。。。。。。棒坯横向组织由初生等轴α相和β转变组织组成，，，，，，，为典范的双态组织，，，，，，，初 生等轴α相含量凌驾65％，，，，，，，如图1所示。。。。。。。

1.2要领与装备

将φ95mmTC4钛合金棒坯切割成等长度的棒料，，，，，，，凭证表2计划举行铸造试验:①在940℃划分举行两火精锻、一 火精锻＋一火轧制和两火轧制，，，，，，，获得规格为φ30mm的制品TC4钛合金棒材(中心道次规格均为φ55mm)；；；；；；；②分 别在920、960℃举行两火精锻试验，，，，，，，获得规格为φ30mm的制品TC4钛合金棒材；；；；；；；③划分在920、940、960℃进 行一火精锻试验，，，，，，，获得规格划分为φ50、φ65ｍｍ的制品TC4钛合金棒材。。。。。。。

沿制品TC4钛合金棒材横向Ｒ/2处 切取金相试样和力学性能试样。。。。。。。金相试样经磨抛后用侵蚀剂(HF、HNO3、ＨH2O体积比为1∶3∶6)浸蚀，，，，，，，接纳 蔡司AxioVert Al倒立式显微镜视察显微组织，，，，，，，使用Image-proplus5.0图像软件剖析初生α相含量，，，，，，，每个试 样至少视察5个视场，，，，，，，取平均值。。。。。。。力学性能试样经800℃/1.5h/AC退火后，，，，，，，接纳ZwickZ 330试验机举行室温拉 伸性能测试，，，，，，，接纳ZwickZ 100试验机举行高温拉伸性能测试，，，，，，，接纳ZｗｉｃｋＲＭＴ-Ｄ10(100ｋＮ)试验机 举行高温长期性能和蠕变性能测试。。。。。。。接纳ＵSＰＣ7100型探伤仪举行水浸超声探伤磨练，，，，，，，探头为ＩSS/G/Ｃ10 ＭＨZ，，，，，，，φ0.8mm平底孔。。。。。。。

2、效果与剖析

2.1精锻和轧制棒材的组织与性能比照

图2是在940℃划分举行两火精锻、一火精锻＋一火轧制和两火轧制后获得的φ30mmTC4钛合金棒材的横、纵 向显微组织。。。。。。。从图2可以看出，，，，，，，棒材均为典范的双态组织，，，，，，，但差别加工方法获得的棒材α相含量、形态、尺 寸及漫衍保存一定差别。。。。。。。两火精锻棒材的初生α相含量约为65％，，，，，，，纵向α相拉长显着，，，，，，，精锻＋轧制和两火轧 制棒材的初生α相含量较低，，，，，，，划分约为55％和45％，，，，，，，但纵向等轴性更好。。。。。。。这是由于在相同的加热温度下，，，，，，，精 锻棒材较轧制棒材变形时间长，，，，，，，铸造历程中爆发了显着的温降，，，，，，，而轧制棒材变形时间短、温升显着，，，，，，，现实变 形温度高于精锻棒材，，，，，，，导致轧制棒材纵向初生α相的等轴化水平更高。。。。。。。别的，，，，，，，精锻棒材的次生α相多呈碎点 状或扭曲的条状漫衍，，，，，，，而轧制棒材的次生α相多呈平直的长条状漫衍，，，，，，，这是由2种加工方法的特点决议的。。。。。。。 精锻变形道次间的一连时间长，，，，，，，两道次变形间隙会析出少量的次生α相，，，，，，，次生α相在下一道次的铸造历程中 会爆发破碎，，，，，，，进而多呈碎点状或扭曲的条状漫衍，，，，，，，如图2ａ、2ｄ所示。。。。。。。而轧制变形速率快，，，，，，，组织中的次生α 相主要是在轧制变形竣事后，，，，，，，在冷却历程中从β晶界、α/β相界或β晶粒内高能缺陷处形成的，，，，，，，且多呈平 直的集束状漫衍，，，，，，，如图2B、2ｅ所示。。。。。。。与精锻＋轧制工艺相比，，，，，，，两火轧制工艺的温升更为显着，，，，，，，导致制品组 织中初生等轴α相的含量较精锻＋轧制工艺更少，，，，，，，但次生α相的厚度更大，，，，，，，如图2ｃ、2ｆ所示。。。。。。。

两火精锻、 一火精锻＋一火轧制和两火轧制的φ30mmTC4钛合金棒材经800℃/1.5h/AC退火后的室温拉伸、高温拉伸、高 温长期和蠕变性能见表3。。。。。。。从表3可以看出，，，，，，，在相同热处置惩罚条件下，，，，，，，精锻和轧制棒材的室温拉伸塑性、高温持 久和蠕变性能差别较小，，，，，，，但精锻棒材的室温强度和高温强度显着高于轧制棒材。。。。。。。这是由于精锻棒材的初生α 相含量略高于轧制棒材，，，，，，，且次生α相多呈碎点状或扭曲的条状漫衍，，，，，，，晶粒细小，，，，，，，阻碍了位错运动，，，，，，，起到了细 晶强化的作用。。。。。。。

表4是在940℃划分举行两火精锻、一火精锻＋一火轧制、两火轧制后获得的φ30mmTC4钛合 金棒材的超声探伤杂波水平。。。。。。。 从表4可以看出，，，，，，，两火精锻棒材的探伤杂波水平为φ0.8mm-(9~12)ｄB，，，，，，，精锻＋轧制、两火轧制棒材的探伤杂 波水平均为φ0.8mm-(12~16)ｄB，，，，，，，小于两火精锻棒材。。。。。。。这是由于轧制棒材初生α相含量低，，，，，，，次生α相的集束 尺寸增添，，，，，，，相界面取向差减小，，，，，，，组织越发匀称，，，，，，，故探伤杂波水平低。。。。。。。从图2也可以看出，，，，，，，精锻棒材的等轴α 相漫衍不匀称，，，，，，，保存α相群集征象，，，，，，，导致超声波信号散射加剧，，，，，，，探伤杂波水平高于轧制棒材。。。。。。。

从以上组织、 性能和超声探伤杂波水平的剖析可知，，，，，，，精锻和轧制方法制备的棒材各有特点，，，，，，，除超声探伤杂波水平稍高外，，，，，，， 精锻棒材的室温强度和高温强度优势显着。。。。。。。因此，，，，，，，为进一步提高TC4钛合金精锻棒材的组织与性能匹配，，，，，，，开 展了精锻温度和变形量对TC4钛合金棒材组织与性能的影响研究。。。。。。。

2.2精锻温度和变形量对组织与性能的影响

图3是凭证表2精锻计划，，，，，，，在差别温度下精锻获得的φ30、φ50、φ65mmTC4钛合金棒材的显微组织。。。。。。。从图3可 以看出，，，，，，，随着精锻温度的升高，，，，，，，棒材初生α相含量从920℃精锻时的约80％降低到940℃精锻时的约65％，，，，，，，当 精锻温度继续提高到960℃时初生α相含量缺乏50％，，，，，，，但碎点状或扭曲的条状α相含量逐渐增多。。。。。。。这是由于 精锻温度的升高加剧了初生α相转变[8]，，，，，，，使铸造历程中形成的碎点状或扭曲的次生α相更多。。。。。。。从图3还可以 看出，，，，，，，关于相同规格的TC4钛合金棒材，，，，，，，精锻温度越高，，，，，，，初生α相的漫衍越匀称。。。。。。。相同变形温度下，，，，，，，精锻变 形量越大，，，，，，，棒材组织越细小，，，，，，，α相爆发扭曲和群集的不匀称征象也更为显着。。。。。。。

图4是在差别温度下精锻获得 的差别规格TC4钛合金棒材经800℃/1.5h/AC退火后的室温拉伸和高温拉伸性能。。。。。。。从图4ａ、4ｃ可以看出，，，，，，，精锻温度越低、变形量越大，，，，，，，棒材的室温拉伸和高温拉伸强 度也越高，，，，，，，这与组织中初生α相和次生α相的含量和形态有关。。。。。。。经920℃精锻后的φ30mm棒材，，，，，，，初生α相含 量高，，，，，，，次生α相破碎显着且多呈碎点状漫衍，，，，，，，其室温拉伸和高温拉伸强度最高。。。。。。。随着精锻温度的升高，，，，，，，初生 等轴α相的含量逐渐镌汰，，，，，，，呈碎点状或扭曲条状的次生α相含量逐渐提高，，，，，，，但在800℃/1.5h/AC退火条件下 ，，，，，，，次生α相的形貌并未爆发显着转变，，，，，，，因此影响棒材室温拉伸和高温拉伸强度的主要因素照旧初生等轴α相 的含量。。。。。。。在相同的精锻温度下，，，，，，，精锻变形量越大，，，，，，，晶粒尺寸越小，，，，，，， 棒材累积的位错密度越高，，，，，，，对应的强度也越高。。。。。。。别的，，，，，，，精锻温度和变形量对TC4钛合金棒材的塑性影响并不 显着，，，，，，，如图4B所示。。。。。。。

表5是在差别温度下精锻获得的差别规格TC4钛合金棒材的超声探伤杂波水平。。。。。。。从表5可 以看出，，，，，，，920~960℃精锻的φ30mmTC4钛合金棒材的探伤杂波水平为φ0.8mm-(9~12)ｄB，，，，，，，φ50mm棒材的探伤 杂波水平为φ0.8mm-(12~16)ｄB，，，，，，，可见相同精锻温度下φ50mm棒材的探伤杂波水平低于φ30mm棒材。。。。。。。920℃ 精锻的φ65mmTC4钛合金棒材探伤杂波水平为φ0.8mm-(12~16)ｄB，，，，，，，但当精锻温度提高到940℃和960℃时，，，，，，， 探伤杂波水平都降低到φ0.8mm-(16~20)ｄB，，，，，，，说明相同规格的TC4钛合金棒材，，，，，，，随着精锻温度的提高，，，，，，，探伤 杂波水平逐渐降低，，，，，，，而精锻温度一准时，，，，，，，变形量越大，，，，，，，TC4钛合金棒材的探伤杂波水平越高。。。。。。。这是由于超声 波探伤杂波的转变与TC4钛合金棒材组织中初生α相和次生α相的含量、尺寸和漫衍情形均有关。。。。。。。精锻温度 越高，，，，，，，精锻变形量越小，，，，，，，TC4钛合金棒材初生α相的含量低且等轴性好，，，，，，，次生α相的含量高且片层较平直，，，，，，， 整体组织匀称性越好，，，，，，，超声波探伤时信号散射越小，，，，，，，杂波水平越低。。。。。。。

从以上剖析效果可知，，，，，，，随着精锻温度的升高，，，，，，，TC4钛合金棒材的探伤杂波水平逐渐减小。。。。。。。但精锻温度的提高 会导致初生α相含量降低(会对制品叶片的疲劳性能爆发倒运影响[9])，，，，，，，室温拉伸和高温拉伸强度下降。。。。。。。因 此，，，，，，，针对叶片用TC4钛合金棒材，，，，，，，当精锻温度为940℃时，，，，，，，棒材的探伤杂波水平可以抵达φ0.8mm-9ｄB以下，，，，，，， 初生α相含量可以抵达65％左右，，，，，，，性能坚持在较高水平，，，，，，，整体组织、性能匹配较好。。。。。。。

3、结论

(1)与轧制工艺相比，，，，，，，精锻工艺制备的TC4钛合金棒材室温拉伸和高温拉伸强度优势显着，，，，，，，但超声探伤杂波水 平稍高。。。。。。。

(2)随着精锻温度升高，，，，，，，TC4钛合金棒材的初生等轴α相含量逐渐镌汰，，，，，，，室温拉伸和高温拉伸强度下降，，，，，，，但超 声探伤杂波水平逐渐减小。。。。。。。随着精锻变形量增大，，，，，，，棒材晶粒尺寸逐渐减小，，，，，，，室温拉伸和高温拉伸强度逐渐提 高，，，，，，，但组织匀称性变差，，，，，，，超声探伤杂波水平增大。。。。。。。

(3)精锻温度选用940℃时，，，，，，，TC4钛合金棒材的组织和性能匹配较好。。。。。。。

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