2.2第4火次鍛造后棒坯的織構及取向

第4火次為單相區鍛造，主要目的是減小并均勻化棒坯中原始β晶粒的尺寸。由圖2(a)可見，棒坯的低倍組織整體變細，并顯示出逐漸模糊化的趨勢。然而仍可觀察到尺寸較大的長條狀清晰β晶粒(見箭頭所指)，說明經過單相區-兩相區-單相區變形后，組織仍具有一定的遺傳性。第4火次鍛造完成時，棒坯溫度位于相變點以下，顯微組織呈現出典型的網籃組織特征，如圖2(b,c)所示，其中片層a相較均勻化退火后的組織明顯縮短。對比異常大晶粒區域，正常晶粒區域內片層a相更為短小，且排列不再規律，說明正常晶粒區域內的變形更加充分。

圖3為第4火次鍛造后，棒坯異常晶粒區域和正常晶粒區域中β相取向分布圖和反極圖。異常晶粒區域內的β相取向較為單一，幾乎完全由一個大尺寸<111>取向的β相晶粒占據，僅存在少量尺寸較小的<001>和<110>取向的β晶粒(見圖3(a))。相比之下，正常晶粒區域內的β相取向較為多樣，主要由<001>和<112>取向的β晶粒組成，同時β晶粒的尺寸分布也相對均勻(見圖3(b))，這表明正常晶粒區域內的變形更加均勻，β相組織得到了更充分的細化和調整。

2.3第9火次鍛造后棒坯的織構及取向

第5~9火次為兩相區鍛造，其主要目的是實現 α相的等軸化。在第9火次鍛造完成后，棒坯的低倍組織基本呈現模糊化趨勢，但仍可觀察到部分長條狀的清晰晶粒(見圖4(a)中箭頭所指)。根據GJB2218A2018《航空用鈦及鈦合金棒材和鍛坯規范》進行低倍組織評定，該棒坯被判定為不合格。由圖4(b，c)可見，棒坯呈現典型的雙態組織，但α相的等軸化效果不理想,特別是異常晶粒區域內,片層狀 α相的比例更高。這表明盡管經過多火次的鍛造，異常晶粒區域內的組織演變仍然受限，導致 α相難以充分等軸化。

圖5為第9火次鍛造后，棒坯異常晶粒區域和正常晶粒區域中β相取向分布圖及反極圖。在異常晶粒區域內，僅觀察到1個接近<111>取向的β晶粒，表明該區域內的晶粒取向高度集中(見圖5(a))。相比之下，正常晶粒區域內的β相晶粒尺寸較小且取向較為豐富，主要表現為較弱的<110>和<111>取向(見圖5(b))。這表明在正常晶粒區域內，鍛造過程使β相組織得到了更充分的均勻化，顯現出多樣化的取向特征和較好的細化效果。

3、討論

上述試驗結果表明，TB6鈦合金鑄錠經均勻化退火后雖然能改善組織均勻性并避免“β斑”形成，但是在退火中也存在晶粒異常長大，形成大尺寸β晶粒的風險。通過對比圖2(a)和圖4(a),這些大尺寸的β晶粒在宏觀形貌上相似，并且在反復的兩相區鍛造過程中也不易消除。原始β晶粒越大，晶粒內的協調變形能力越強，在同等變形量下，α相越不容易實現等軸化。對比圖2(b,c)、圖4(b,c)可以發現，原始β晶粒越大，其內部片層 α相的數量越多、長度越長。圖6為未進行均勻化退火并采用同樣鍛造工藝制備的TB6鈦合金Φ320mm規格棒材橫截面D/4(D為直徑)位置的顯微組織，α相幾乎全部等軸化，僅存在少量片層狀的a相，說明當原始β晶粒尺寸不均勻時，由于變形的不均勻， α相整體的等軸化受到影響。與均勻退火后鑄錠中較為豐富的β相取向不同(見圖1)，棒坯異常晶粒區域與正常晶粒區域β相的織構差異較大，這也是熱變形不均導致的。近β鈦合金在單相區和兩相區熱變形時，變形量越高，<001>取向的β相比例越高、<111>取向的β相比例越小{15}。通過對比圖3(a,b)和5(a,b)可以看到，原始β晶粒越大，<111>取向β相的比例越高，說明其實際變形量越小，織構的繼承性也越強。由于β晶粒主要依賴單相區變形減小晶粒尺寸來實現均勻化，因此，在后續的工藝設計中，針對均勻化退火的TB6鈦合金鑄錠，可以考慮增加單相區鍛造的火次，以保證其均勻性。

4、結論

1)TB6鈦合金鑄錠在1200℃保溫48h均勻化退火過程中易出現晶粒異常長大現象，β晶粒尺寸可達20mm以上，這些大尺寸β晶粒在后續反復鐓拔鍛造中具有組織和取向的繼承性。

2)TB6鈦合金鑄錠均勻化退火過程中形成的大尺寸β晶粒，由于其在鍛造過程中變形協調能力強，因此碎化過程緩慢，且其內部a相的等軸化程度低。

3)TB6鈦合金鑄錠均勻化退火后形成的大尺寸β晶粒取向較為豐富、無取向擇優現象，但在反復鐓拔鍛造后，β晶粒主要呈<111>取向。

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（注，原文標題：TB6鈦合金鑄錠均勻化退火及鍛造過程中的組織演變_顏孟奇）