2、 結果與討論

2.1 原始微觀組織

棒材鍛造完成后，在鍛棒的邊部、D/4 處、心部分別進行顯微組織觀察，棒材具體形貌如圖 3 所示，棒材橫向和縱向的微觀組織為典型的 α+β 兩相區鍛造加工而成的組織，組織中原始 β 晶界完全破碎，組織由初生 α 相和 β 轉變組織構成 β 轉變組織包含軸細小的次生 α 相和 β 殘，其中棒材邊部以及 D/4 處的微觀組織中具有較高的等軸化程度，而心部組織中出現少量被拉長的初生 α 相組織，總體而言，組織橫縱向差異較小。

2.2 退火態微觀組織

經退火后的鍛棒邊部橫、縱向的顯微組織（圖 4a1、4b1）均為雙態組織，與原始金相組織相比，橫向組織中除等軸 α 相外，還存在少量拉長 α 相組織，經檢測可得其初生 α 相含量為 47.8%，α 晶粒平均直徑為 20.3μm，晶粒度級別為 8.3 級，拉長的條狀初生 α 長度不超過 0.25 mm，該組織符合 GJB2744A-2007 中的 2 類組織。組織中縱向的初生 α 相含量為 42.8%，平均 α 晶粒直徑為 37.8μm，晶粒度級別 6.8 級，條狀初生 α 長度不超過 0.25 mm，顯微組織符合 GJB2744A-2007 中的 4 類組織。對比邊部位置橫、縱向顯微組織，橫向組織中初生 α 相含量略高于縱向顯微組織，且橫向組織中平均 α 晶粒直徑低于縱向組織，縱向組織中拉長 α 含量高于橫向組織。

D/4 處 橫、縱 向 的 顯 微 組 織 與 頭 部 組 織 類 似，經 檢測橫向組織初生 α 相含量為 54.5%，平均 α 晶粒直徑為16.2μm，晶粒度級別為 8.9 級，條狀初生 α 長度不超過 0.25 mm，且顯微組織符合 GJB2744A-2007 中的 2 類組織，縱向組織初生 α 相含量為 55.4%，平均 α 晶粒直徑為25.4μm，晶粒度級別 7.6 級，條狀初生 α 長度不超過 0.25 mm，顯微組織亦符合 GJB2744A-2007 的 2 類組織。對比D/4 處橫、縱向顯微組織，初生 α 向含量相差不大，縱向平均晶粒度大于橫向組織，橫、縱向組織等軸化程度均較高，且有明顯的方向性。

退火后棒材心部位橫、縱向的顯微組織同樣為等軸α 和少量的拉長 α 組織，經檢測橫向組織初生 α 相含量為 62.0%，平 均 α 晶 粒 直 徑 為 25.6μm，晶 粒 度 級 別 為7.6 級，條狀初生 α 長度不超過 0.25mm，顯微組織符合GJB2744A-2007 的 2 類 組 織，縱 向 組 織 初 生 α 相 含 量為 62.9%，平 均 α 晶 粒 直 徑 為 27.0μm，晶 粒 度 級 別 7.5 級，條狀初生 α 長度不超過 0.25 mm，顯微組織亦符合GJB2744A-2007 的 4 類組織，對比中心部位橫、縱向顯微組織，初生 α 向含量以及平均晶粒度尺寸均相差不大。 合金經退火處理后，組織中析出新的次生 α 相，與組織中剩余的殘余 β 相形成新的 β 轉變組織，經退火后的組織仍為雙態組織，組織的次生 α 相的析出由退火后的冷卻速度以及 β 基體中元素含量所決定[7]。

退火溫度的高低會影響組織中元素進行再分配，當溫度較高時，α 相向 β 相轉變會增多，而元素進行再分配會導致位于 β 相中的 β 穩定元素含量降低，當 α 穩定元素含量增加時，冷卻過程中 β 相的穩定性下降，促使次生 α 相析出。

2.3 退火后室溫拉伸性能

在樣棒 D/4 位置取室溫拉伸試樣，測試結果如表 1 所示，合金的抗拉以及屈服強度較高，且橫、縱向差異較小，符合標準要求。

拉伸式樣在進行變形時，滑移會在等軸 α 晶粒中率先開始，在拉伸不斷進行過程中，滑移會占據更多的初生 α相，因為組織中同時含有 β 轉變組織，滑移還會向 β 轉變組織內擴展，β 轉變組織中的次生 α 相是對合金強度起到主要影響[8]，眾多的次生 α 相交錯分布，同時相界面也會對滑移起到阻礙效果，增加合金變形難度，增加強度。由于等軸 α 相會減小滑移帶的間距，減小位于晶界處的位錯塞積，推遲空洞的生長，增加斷裂合金承受的形變程度，增加合金塑性[9-11]。

2.4 退火后高溫拉伸性能

同樣在樣棒 D/4 位置取高溫拉伸試樣，拉伸溫度為500℃，測試結果如表 2 所示，相比室溫拉伸性能，合金的抗拉以及屈服強度較低，而塑性較高，橫、縱向差異較小，符合標準要求。

通常情況下，提高變形溫度會增加組織內部的熱激活能，原子振幅與動能會增加，同時增加空位和位錯的活躍程度，增加滑移系數量的同時降低滑移產生的臨界分切應力，減小晶面進行滑移時的阻礙，降低合金強度。同時，在進行高溫拉伸時，部分位于組織中的相會溶解，強化作用減弱，進行拉伸時會產生動態回復，提高位錯內相的數量，提升軟化機制，塑性增加。

3、 結論

（1）鍛后棒材橫向和縱向的微觀組織為典型的 α+β 兩相區鍛造加工而成的組織，組織中原始 β 晶界完全破碎，組織由初生 α 相和 β 轉變組織構成 β 轉變組織包含軸細小的次生 α 相和 β 殘，橫縱向組織差異較小。

（2）與原始金相組織相比，退火后棒材的不同位置的組織中除等軸 α 相外，還存在少量拉長 α 相組織。

（3）鈦棒材室溫的抗拉以及屈服強度較高，塑性良好，且橫、縱向差異較小。

（4）相比室溫拉伸性能，棒材的高溫拉伸強度較低，而塑性較高，橫、縱向差異較小。

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