2.2溫度對顯微組織的影響

圖2為不同溫度鍛造后經(jīng)雙重退火熱處理的顯微組織。

圖2a為880℃相變點以上單相區(qū)變形的組織，圖2b、2c分別為870℃、865℃鍛造并雙重退火處理后的顯微組織，圖2d為860℃兩相區(qū)變形并經(jīng)雙重退火熱處理的顯微組織。圖2a所示為單相區(qū)880℃變形時的顯微組織，由β基體+層片狀初生α相組成，晶粒內(nèi)部初生α相互交織，并可見一定程度的不均勻，α叢排列在晶界上并沿一定方向生長，視場內(nèi)可見相對平直且連續(xù)的晶界α。圖2b、2c中層片狀α相尺寸減小，分布密集，具有一定的均勻性，可見不連續(xù)的晶界α，且晶界發(fā)生扭折。當(dāng)溫度降至860℃時，未見晶界α，且層片狀α相長度減小，未見明顯交織，且晶粒內(nèi)部零星可見等軸狀α相分布。比較分析在單相區(qū)和兩相區(qū)下鍛造變形時的顯微組織（見圖2a、圖2d），單相區(qū)加熱后，坯料組織以β大晶粒為主，在進行塑性變形時，原始β晶粒隨金屬流動被壓扁拉長，由于變形相對均勻且變形速率較小，由坯料加熱提供再結(jié)晶驅(qū)動力，空冷時，會沿原始β晶界和晶內(nèi)析出長條狀α相。坯料在兩相區(qū)加熱后，α相與β相同時變形，初生α相在變形過程中發(fā)生動態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶，其形態(tài)為等軸α和長條狀α，β相經(jīng)過變形后，首先在相界面及晶界處析出次生α，并在隨后的冷卻過程中長大，形成片狀和細條狀次生α。

從圖2中顯微組織還能看出，在兩相區(qū)加熱變形后顯微組織一致性比單相區(qū)加熱變形后顯微組織均勻，并存在少量等軸α，且隨著加熱溫度的降低，等軸α含量逐漸增多。

2.3溫度對室溫力學(xué)性能影響

不同變形溫度對TC18合金力學(xué)性能影響如表3所示。

表 3 不同變形溫度對室溫力學(xué)性能影響

結(jié)果表明，隨著變形溫度的降低，棒材縱向抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率和斷面收縮率呈先升后降的趨勢，在865℃時棒材縱向、橫向室溫拉伸性能最好，分別為縱向室溫拉伸強度1172MPa、縱向室溫屈服強度1095MPa，縱向延伸率14.5%，縱向斷面收縮率38%，橫向室溫抗拉強度1179MPa，橫向室溫屈服強度1094MPa，橫向延伸率11%，橫向斷面收縮率21%。組織決定性能，隨變形溫度降至兩相區(qū)時晶內(nèi)出現(xiàn)等軸α，晶粒內(nèi)部分布的細小片狀α相強化作用降低，試樣抗拉強度降低，塑性增加[7]。在單相區(qū)變形后，棒材抗拉強度沒有明顯升高，但材料塑性明顯低于兩相區(qū)變形時的塑性，這主要是存在連續(xù)平直的晶界α。

從表3中還可以看出，斷裂韌性隨變形溫度降低而逐漸降低，其性能與顯微組織組成聯(lián)系密切，在單相區(qū)加熱，顯微組織中晶內(nèi)α相尺寸不僅小而且排列緊密，內(nèi)部呈彌散狀分布，其中交織的片狀α相增加相界面，使得合金強度與抗蠕變性能得以提高，在裂紋擴展時α集束和片狀α存在不同位向，受到應(yīng)力時，從而使裂紋擴展的路徑與方向較多，斷裂韌性較高。其次網(wǎng)籃組織中斷裂特征是呈延性穿晶和沿晶共存的特性，材料內(nèi)部的斷裂特性使晶粒變形耗費更多的能量，因而這兩種特性起協(xié)同作用的阻滯機理主導(dǎo)了網(wǎng)籃組織的韌度[8]。

另有研究表明網(wǎng)籃組織的斷裂韌性比雙態(tài)組織高，原始β晶粒長大、晶界α尺寸變形和晶內(nèi)較多的片狀α相形成都會提高斷裂韌性，在兩相區(qū)變形時，顯微組織中等軸α相逐漸增多，α相緊密程度減小，彌散強化作用較弱，另外位錯線分布均勻、滑移帶間距減小，斷裂韌性減小[9]。

3、結(jié)論

（1）在T（α-β）-5℃至T（α-β）+15℃溫度范圍內(nèi)加熱鍛造，可以得到網(wǎng)籃組織的TC18鈦合金棒材。當(dāng)變形溫度高于相變點時，顯微組織中存在斷續(xù)或連續(xù)的晶界α，晶內(nèi)α相尺寸不均勻。當(dāng)變形溫度低于相變點時，顯微組織中存在等軸α和細小的次生α，且相尺寸相對均勻。

（2）隨著變形溫度降低，棒材顯微組織形貌改變，晶界α消失，棒材斷裂韌性降低。當(dāng)變形溫度在865℃時，棒材縱向、橫向室溫力學(xué)性能強塑性匹配最優(yōu)。

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（注，原文標(biāo)題：變形溫度對TC18鈦合金棒材組織及性能影響_郝璟珂）

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