钛及钛合金拥有低热导率、、低膨胀系数、、高韧性以及耐低温等利益，，在低温发起机、、低温超导零部件、、海洋工程、、航空发起机等领域均有大量利用[1-2]。。。TC11钛合金作为一种极度典型的两相钛合金，，拥有优良的热加工机能与力学机能[3-4]，，其可用于制作飞机、、发起机、、直升机等航空航天器的结构件和零部件，，也可用于制作石油化工设备中的反映器、、换热器、、管道等部件，，其优异的力学机能在将来有望在其他领域得到更宽泛的利用。。。

由于TC11钛合金的宽泛利用，，目前对该合金的钻研也极度多样性，，例如白鹭等[5]钻研了时效对热旋压TC11钛合金组织及机能的影响，，发现TC11钛合金经双重退火处置后，，经热旋压后合金的抗拉强度与硬度值显著提高，，当再进行一次时效处置后，，合金抗拉强度和硬度得到进一步提高。。。陈军红等[6]钻研了TC11钛合金应变率有关的拉伸行为，，发现TC11钛合金的屈服强度随着应变速度的提高而增大，，无论处于准静态或者动态拉伸前提下，，合金均产生剪堵截裂，，但韧窝尺寸有所差距。。。而关于TC11热处置的钻研也较多，，例如岳旭等[7]钻研时效温度对TC11钛合金组织与力学机能的影响，，发现经时效处置后，，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]钻研了固溶时效处置对TC11钛合金显微组织和硬度的影响，，发现固溶温度的高度会影响初生α相含量，，固溶功夫会影响晶界α相尺寸，，固溶温度的增长会使硬度出现先降低再趋于不变的趋向。。。

固然关于TC11钛合金的钻研较多，，但热处置仍是工程利用中最常见的工艺，，而固溶时效则是热处置工艺中最为常用的步骤。。。关于对TC11钛合金固溶时效的钻研中[８-10]，，目前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少有报道，，故本文凭据目前钻研近况以及工程利用，，别离设置单相区与两相区温度对TC11钛合金进行固溶处置，，随后进行时效处置，，以探索TC11钛合金经分歧固溶时效处置后的微观组织描摹与拉伸机能变动，，为该合金的工程利用做出理论参考。。。

1、、试验规划与资料

本钻研的试验资料是直径为130ｍｍ的TC11钛合金棒材，，通过Avio500型等离子体发射光谱仪对原资料进行了化学成分分析，，了局显示其具体化学成分的质量分数为：：：6.59％Al、、1.57％Zr、、3.14％Mo、、0.209％O、、0.193％Ｆｅ、、0.30％Si、、余量为Ti。。。通过陆续升温金相法测试试验资料的相变点温度为993℃。。。

凭据合金的相变点温度，，设置蕴含两相区以及单相区的固溶温度，，随后设置固定的时效温度进行时效处置。。。具体固溶时效热处置制度见表1，，其中WC代表加热实现后进行水冷，，ＡＣ代表加热实现后进行空冷，，合金的固溶时效使用HB-2X型箱式电阻炉进行加热处置。。。待合金经分歧温度的固溶时效处置后，，使用线切割对合金进行切割处置，，随后进行室温拉伸机能测试并使用拉伸试样的尾部地位进行微观组织描摹观察。。。关于合金的微观组织描摹观察，，首先通过分歧目数的砂纸进行粗磨，，再进行细磨、、机械抛光等步骤制样，，随后使用配比HF∶HNO₃∶H₂O＝1∶3∶1８0的侵蚀溶液进行侵蚀处置，，最后在型号为ＸＪＰ-6Ａ的金相显微镜上观察合金微观组织。。：：：辖鸬氖椅吕旎茉冢桑危樱裕遥希涡腿苁匝榛胁馐，，测试尺度凭据GB/T 22８.1-2010中有关划定执行。。。拉伸测试实现后，，使用超声波洗濯仪对拉伸断口进行去杂质处置，，并在ＺＥＩＳＳＳｕｐｒａ型扫描电子显微下进行拉伸断口描摹观察与分析。。。

表 1 固溶时效工艺参数

2、、试验了局分析

2.1　微观组织分析

图1为TC11钛合金经分歧固溶时效温度处置后的微观组织描摹。。。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，，其重要由初生α相（地位Ａ）以及β转变组织（地位Ｂ）组成，，在β转变组织内部存在大量描摹藐小的次生α相，，而初生α相描摹以长条状为主，，并伴有少量等轴状描摹。。。在固溶温度升高的过程中（图1（ｂ）（ｃ）），，发现组织描摹出现较为显著的变动，，其中初生α相体积与含量均不休削减。。。当固溶温度升高至1000℃时（图1（ｄ）），，发现初生α相齐全隐没，，组织中出现粗壮的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。。。

在室温前提下，，合金的组织重要以α相存在，，在加热升温的过程中，，合金组织中α相含量不休越少，，其原因是合金在经加热后，，组织中α相会产生部门溶化，，从而削减了α相的含量。。。当合金加热到单相区温度时，，组织β相起头大量天生，，α相齐全溶化。。。其在转变过程中，，α相和β相的晶格参数根基维持一致，，即两相之间存在晶格匹配。。。在相变过程中，，α相晶格中的原子会产生位移和重新分列，，形成新的晶格结构，，最终转变为β相[11]。。。

在固溶阶段，，加热过程会使得合金中的溶质元素溶化到β相中。。。这个过程有助于溶质元素的均匀散布，，并为后续析出过程创制前提。。。冷却过程会将固溶处置后的合金急剧冷却到室温，，这个过程有助于形成过饱和的固溶体，，为次生α相的析出提供了前提[12]。。。在时效处置过程中，，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，，这个过程涉及到溶质元素在β相中的扩散和凝聚，，最终形成不变的次生α相，，其中固溶阶段温度越高，，形成的过饱和固溶体中蕴含溶质元素越多，，时效过程析出的次生α相越多。。。

2.2　拉伸机能分析

图2为TC11钛合金经分歧固溶时效温度处置后的室温拉伸机能。。。在时效温度确定，，固溶温度扭转的前提下，，合金的强度随固溶温度升高而逐步增长，，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不休削减，，其断后伸长率Ａ由13％降低2％，，断面收缩率Ｚ由24％降至9％。。。

由图1可知，，固溶温度升高的过程中，，组织中最显著的变动为初生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散布，，这也使得其晶体结构存在较多的晶界和位错。。。晶界是晶体中两个晶粒之间的天堑，，而位错是晶体中的一种缺点，，这些晶界和位错可以为滑移提供更多的“蹊径”，，使得滑移产生越发容易。。。晶界和位错的存在还能够吸收和贮存应力能量，，从而减小部门应力峰值，，提高组织的抗变形能力。。。此外，，初生α相的晶体取向的无序散布使其可能激活多种类型的滑移系统，，并通过增长滑移面密度、、滑移方向多样性、、晶界和位错的存在来协调塑性变形，，这种协调作用可能提高合金的塑性变形能力、、减缓晶体危险和断裂[13]。。。故组织中初生α相对合金塑性起到推进作用，，即初生α相含量越多，，合金塑性越好，，而当初生α相含量削减时，，合金塑性不休降低。。。

组织中次生α相则起到强化的成效，，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分列的，，这种有序分列使得晶体结构在宏观上体现出方向性。。。这种方向职能够限度位错的滑移蹊径，，提高组织的抗滑移能力。。。此外，，晶体取向的有序职能够增长晶体的内聚力，，削减晶界的位错堆积，，从而高合金的强度。。。其次描摹藐小的次生α相拥有肯定的晶粒细化成效，，次生α相的形成通常陪伴着晶粒的细化，，晶粒细化可能增长晶界的数量，，使得组织中存在更多的晶界，，从而有效故障位错的移动。。。藐小晶粒之间的晶界可能吸收和分散应力预防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　拉伸断裂微观描摹分析

图3展示了经过分歧固溶时效温度处置后的TC11钛合金拉伸断口的微观描摹。。。发现合金经两相区温度（图3（ａ）（ｂ）（ｃ））固溶处置后的断口描摹平散布大量等轴状的韧窝（地位Ｃ），，当固溶温度升至单相区后（图3（ｄ）），，断口描摹由韧窝转变为岩石状描摹。。。韧窝的形成是合金拉伸断裂过程中出现的一种普遍景象，，当合金受到拉应力作用时，，断裂起头在最幽微的部位（缺点、、裂纹等）产生，，而后逐步扩大。。。在整个拉伸断裂过程中，，分子之间产生断裂并形成断口，，当断裂持续扩大时，，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。。。韧窝数量越多且尺寸越大则意味着在断裂时产生了更多的能量耗散，，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后的塑性较单相区温度要高，，这与图2中拉伸机能趋向一致。。。

除韧窝描摹外，，发此刻断口中还存在肯定数量的微裂纹（地位Ｄ），，这是由于经时效处置后的组织中存在大量藐小次生α相，，其会有效减缓裂纹的扩大速度，，且裂纹与次生α相相遇后，，次生α相的周围会产生肯定晶界滑移并在晶界地位出现应力集中，，在应力作用下最终形成微裂纹。。。此外，，发此刻固溶温度升高的整个过程中，，断口中扯破棱逐步显著（地位Ｅ），，扯破棱的存在能够故障晶界的滑移和断裂，，从而提高资料的强度，，且扯破棱也能够作为有效的位错源，，故障晶界滑移和断裂的传布，，进而增长合金的强度。。。

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，，其组织重要由初生α相以及β转变组织组成，，初生α相描摹以长条状为主，，并伴有少量等轴状描摹。。。固溶温度升单相区后，，组织中初生α相齐全隐没并出现粗壮的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，，固溶温度扭转的前提下，，合金的强度随固溶温度升高而逐步增长，，塑性则随固溶温度的升高而不休削减。。。

（3）固溶温度由两相区向单相区转变的过程中，，拉伸断口描摹由韧窝描摹向岩石状面孔转变，，且整个过程中的扯破棱描摹逐步显著。。。

参考文件

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