1、媒介
TC11钛合金相当于前苏联的BT9 ，其名义成分为Ti－6.5Al－3.5Mo－1.5Zr－0.25Si ，属高铝当量马氏体型α+β两相钛合金 。这种合金拥有很高的强度 ，重要用于造作飞机发起机压气机盘、叶片和叶轮等关键零部件 ，是目前航空工业上利用最宽泛迪胙合金之一［1］ 。
我国海洋浮体衔接件通常用不锈钢薄壁环材造作 。为了降低浮体的沉量 ，拟用TC11合金造作规格为φ630mm/φ530mm×300mm的衔接件 。由于该衔接件要接受大的作使劲 ，因而要求环材的力学机能达到Rm≥1100MPa、Rp0.2≥1000MPa、A≥10%、Z≥20% ，这比GJB494A—2008尺度中划定TC11叶片棒材的强度指标逾越70MPa ，且塑性指标相当 。本钻研通过热处置的方式提高TC11合金薄壁环材的强度 ，以满足海洋浮体的使用要求 。
2、尝试
选用优质幼颗粒海绵钛、纯铝、纯锆脊中央合金作为尝试原料 ，按名义成分配料、压造电极 ，经3次真空自耗电弧熔炼 ，得到TC11钛合金铸锭 ，其化学成分切合GB3620尺度要求:Al6.0%～6.8%、Mo2.8%～3.8%、Zr1.0%～2.0%、Si0.20%～0.35%、Fe≤0.25%、C≤0.10%、N≤0.05%、O≤0.15% 。铸锭(α+β)/β相转变温度为990～1010℃ 。
将铸锭加热到相变点以上温度保温一按功夫 ，出炉后在1250t水压机上进行1～2火自由锻镦－拔变形 ，以增长单相区变形量 。随后在3150t水压机上铸造 ，加热温度为相变点以上30～100℃ ，同时合理节造铸造工艺参数 ，β相区变形量大于70% 。
单件造坯后在1250t水压机上分多火次进行环材造备 ，有镦粗、拔长、冲孔、扩孔整形和轧环等工艺 ，加热温度为相变点以下20～40℃ ，两相区变形量达60%～90% 。从环材上切取用于室温力学机能测试的试样坯料 ，别离选用5种固溶温度、3种固溶冷却方式和5种时效温度进行热处置钻研 ，而后进行室温拉伸试验 ，确定最佳的热处置造度 。最后用确定的热处置造度对环材整体进行热处置 ，并对热处置后的环材进行室温力学机能测试和显微相组织观察 。
3、了局与会商
3.1固溶温度对TC11合金环材力学机能的影响
拔取了850、880、920、950和980℃5种固溶温度 ，时效造度为530℃×6h/AC的热处置造度对TC11合金环材试样进行处置 。热处置后试样的力学机能测试了局见表1 。
由固溶处置后试样的力学机能测试了局可知:随着固溶温度的升高 ，TC11合金环材的屈服强度、抗拉强度和断面收缩率相差不大 ，但当固溶温度高于900℃时伸长率提高了30%～40% ，提高幅度较大 。综合来看 ，950℃×1h/AC的固溶造度可能使TC11合金环材的强度和塑性达到较好的匹配 ，但强度不能满足要求 。
3.2固溶冷却方式对TC11合金环材力学机能的影响
拔取固溶温度为950℃ ，保温1h ，别离进行空冷、风冷、水冷等分歧冷却速度的热处置尝试 ，时效造度为530℃×6h/AC 。热处置后试样力学机能测试了局见表2 。
对比3种冷却方式对试样力学机能的影响可知 ，随着固溶冷却速度的加快 ，试样强度提高 ，且选取水冷方式时塑性降落显著 。其中 ，经风冷冷却比空冷冷却后的强度略有提高 ，塑性无显著变动 ，选取水冷方式强度则提高了150～250MPa ，塑性降落 。
总之 ，风冷和空冷均不能使强度满足要求 ，而选取水冷不能使塑性满足要求 ，因而 ，不能通过单纯扭转冷却方式使试样力学机能满足要求 。
3.3时效温度对TC11合金环材力学机能的影响
凭据3.1节和3.2节结论 ，选择高于900℃的固溶温度及水冷的冷却方式进行时效温度尝试 ，这样不仅可提高强度 ，并且不会过多的危险塑性 ，因而 ，确定固溶造度为930℃×1.5h/WC 。拔取500、530、580、620和650℃5个时效温度 ，时效热处置功夫均为6h ，时效后空冷 。热处置后试样力学机能测试了局见表3 。
从表3能够看出 ，随着时效温度的升高 ，TC11合金环材的强度降落 ，塑性提高 。其时效温度低于580℃时 ，其塑性不能满足环材力学机能的要求;其时效温度大于600℃时 ，抗拉强度和屈服强度值降落较显著 ，因而时效温度不宜超过600℃ 。在930℃×1.5h/WC+580℃×6h/AC固溶时效处置后的强度比时效温度大于580℃的强度高 ，塑性值相当 ，但塑性值没有任何阔气量 ，因而单一的双沉热处置不能满足钻研要求 ，必要对TC11合金环材进行三沉热处置 。
3.4三沉热处置对TC11合金环材力学机能的影响
TC11合金薄壁环材第一沉热处置按3．1节结论选择950℃×1h/AC固溶处置 ，重要主张是调整初生α相和转变β之间的比例 ，达到强度和塑性的较好配比 ，提高塑性值 ［2］ 。第二沉热处置按3．2节结论选择930℃×1.5h/WC固溶处置 ，使室温拉伸强度提高20%～30% ，进行固溶强化 。第三沉热处置按3．3节结论选择580℃×6h/AC时效处置 ，起弥散强化作用 ，室温拉伸强度略有提高 ，塑性维持不变 。所以最终的热处置造度为950℃×1h/AC+930℃×1.5h/WC+580℃×6h/AC 。表4为TC11合金薄壁环材试样和整体经过三沉热处置后的力学机能 。
从表4能够看出 ，TC11合金环材试样经三沉热处置后的强度较双沉热处置试样的强度相当 ，塑性提高;整体热处置比试样热处置的强度值低、塑性值高 ，这是由于整体热处置的冷却速度较试样热处置慢 ，与3.2节分析了局一致 。
3.5显微组织
TC11合金薄壁环材经过950℃×1h/AC+930℃×1.5h/WC+580℃×6h/AC整体热处置后 ，从环材上直接取样观察显微组织 ，了局见图1 。由图1可见 ，环材整体经三沉热处置后的显微组织由等轴α相和β转变组织组成 ，α相散布均分 ，无长条和大块α相 。这种组织状态拥有良好的强度和塑性匹配［3］ 。
4、结论
规格为φ630mm/φ530mm×300mm的TC11合金薄壁环材通过950℃×1h/AC+930℃×1.5h/WC+580℃×6h/AC三沉热处置 ，能够使室温拉伸机能达到Rm≥1100MPa、Rp0.2≥1000MPa、A≥10%、Z≥20% 。显微组织由等轴α相和β转变组织组成 ，α相散布均分 ，无长条和大块α相 。
参考文件
［1］中国航空资料手册编纂委员会．中国航空资料手册:铜合金脊合金［M］．北京:中国尺度出版社 ，2001:147－173．
［2］唐光昕 ，朱张校．TC11合金在分歧热处置前提下的显微组织分析［J］．罕见金属 ，2002(3):21－24．
［3］张宝昌．有色金属及其热处置［M］．西安:西北工业大学出版社 ，1993．
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