TC11是什麼材質鋼材？

TC11（Ti-6。5A1-3。5Mo-1。5Zr-0。3Sl）鈦合金是一種馬氏體α+β型鈦合金，在500℃以下具有優異的熱強效能，並且具有較高的室溫強度、耐腐蝕性、熱穩定性以及抗蠕變效能。目前主要用於製造航空發動機的壓氣機盤、葉片、環形件和緊韌體。

但是由於TC11成型溫度較窄，加之變形抗力對變形溫度和應變速率很敏感，造成TC11鈦合金在實際開發生產中由於鍛造工藝不成熟等因素使TC11棒材力學效能和顯微組織難以達到標準要求。本文根據鈦業分公司實際開發情況，探討了TC11鈦合金鍛造工藝對其室溫拉伸效能的影響。

試驗原料及其生產過程

TC11鈦合金生產的工藝流程為：配料→壓制電極→焊接電極→熔鍊（3次）→扒皮→電爐或燃氣爐加熱→鍛造開坯→加熱→鍛造成棒材。本次TC11試驗合金的爐號為Y106C-362，鑄錠規格為中750 mm。

TC11合金β轉變溫度探究

理論上TC11鈦合金的β轉變溫度為1 000 C“。由鑄錠化學成分計算此TC11鈦合金β轉變溫度（計算公式出自參考文獻R），得出此TC11的β轉變溫度為1 014。2℃，然後由β轉變溫度確定TC11鈦合金加熱工藝。

實驗方案

開坯

合金在電爐中加熱，加熱工藝曲線見圖1，裝爐溫度≤750 ℃，開鍛溫度≥900 ℃，終鍛溫度≥800 ℃，再燒時間≥40 min；

此次鍛造主要是開坯過程，鑄錠由730 mm x1 500 mm鍛造成385 mm x 385 mm xL的坯料，以備進行第二次棒材的鍛造。

鍛造試驗方案

共採用3種方案進行試驗，鍛後空冷，為了得到綜合性能較好的網籃組織，鍛造時都採用近β鍛造。

加熱工藝曲線見圖2所示。

鍛造工藝1：在β相區下部開鍛，兩相區結束鍛造，採用直接拔長的方法，坯料經3火鍛造，由385mm x 385 mm ×L拔長至300 mm x L，不保證末火變形量，末火變形量約10%，終鍛溫度約850 ℃。

鍛造工藝2：在β相區下部開鍛，兩相區結束鍛造，採用直接拔長的方法，坯料經3火鍛造，由385mm x 385 mm x L直接拔長至230 mm ×L，保證末火變形量，末火變形量約47%，終鍛溫度約850 c

鍛造工藝3：在β相區下部開鍛，兩相區結束鍛造，坯料採用兩鑲兩拔，由385mmL鍛至310mm ×L後，直接一火拔長至230mm xL，末火變形量約61% ，終鍛溫度約900 ℃。

檢測方案

棒材採用950 ℃，2h，空冷+530 ℃，6h，空冷進行熱處理，之後在棒材橫向1/2半徑處取樣製成國標圓柱試樣，測定室溫拉伸效能，並在棒材取樣觀察顯微組織。

結果與分析

檢測結果見表1。對錶1進行分析如下：工藝1：此次TC11鍛造後抗拉強度不足，屈服強度也較低，並且斷面收縮率和斷後伸長率也較低，其強度和塑性均不符合標準。綜上所述，此次TC11棒材力學綜合性能較差，完全達不到標準要求，並且低倍組織中顯示有未破碎的完整β晶粒。工藝2：與工藝1相比，工藝2保證了必要的末火變形量，此次鍛造後抗拉強度比工藝1有所提升，達到要求，但塑性指標仍然較差，綜合性能有所提高，但仍有清晰β晶粒。

工藝2：與工藝1相比，工藝2保證了必要的末火變形量，此次鍛造後抗拉強度比工藝1有所提升，達到要求，但塑性指標仍然較差，綜合性能有所提高，但仍有清晰β晶粒。

工藝3：可以看出，不管是強度還是塑性都非常好，顯微組織為綜合性能最好的網籃組織，晶粒較細，達到了預期效果。工藝3在工藝2的基礎上增加了鍛拔次數，適當提高了終鍛溫度。圖3、圖4為工藝3的金相圖片：

由於β晶粒及晶界α充分破碎，從金相圖中可以看出顯微組織為非常標準的網籃組織。

鍛造工藝對檢測結果分析

從以上鍛造時的加熱工藝結合文獻［2］得出：TC11鈦合金在鍛造溫度低於β相變點1000℃的兩相區（加熱溫度為950 ℃，低於β相變點）進行加熱鍛造，根據終鍛溫度和變形量的不同，一般可獲得網籃組織或者等軸組織。網籃組織具有較高的斷裂韌性、持久強度、抗蠕變效能和中等的拉伸塑性，但熱穩定性和疲勞效能較低。從檢查結果中顯示前兩次鍛造並未獲得網籃組織，由於變形量不足導致還存在完整β晶，塑性和強度也未能達到理論標準。

結論

（1）鍛造時未能完全破碎鑄態組織（鍛造變形量不足），存在原始β晶和晶界α是導致前兩次鍛造後綜合性能較差的主要原因。採用多次鍛粗拔長的方法進行改進，保證原始β晶粒及晶界α充分破碎，細化晶粒提高其室溫拉伸效能。

（2）保證末火變形量，並且使總變形量控制在61%以上並在兩相區內適當提高終鍛溫度有助於網籃組織的形成，可使鍛造出的TC11合金具有較高的綜合性能。