近α型TG6高溫鈦合金中硅化物的沉淀析出行為

李 娟， 蔡建明， 段 銳

（北京航空材料研究院，北京 100095）

隨著航空發動機推重比提高，壓氣機的工作條件更為復雜和苛刻。為了滿足航空發動機苛刻服役條件的要求，設計了整體葉盤、整體葉環等新穎結構，同時對高比強度、低密度和耐高溫能力強的先進材料的需求更加強烈。高溫鈦合金恰恰符合這樣的要求，可代替鋼或鎳基高溫合金，用于制造航空發動機壓氣機輪盤、葉片、整體葉盤、機匣等結構件，可使整個發動機減輕結構質量40%左右，而顯著提高發動機的推重比和使用性能［1］。目前，高推重比航空發動機對高溫鈦合金的長時使用溫度要求已達到600℃，600℃高溫鈦合金是實現航空發動機壓氣機轉子“全鈦化”、提高航空發動機推重比和使用性能的關鍵材料之一。

基于當量設計準則、二元相圖及擴散理論，設計出新型600℃高溫鈦合金TG6［2］，其名義成分為Ti-5.8Al-4Sn-4Zr-1.5Ta-0.7Nb-0.4Si-0.06C，并具有優異的熱強性和良好的熱加工成形性。為了獲得優異的高溫蠕變抗力，TG6鈦合金中加入了0.4%Si。Si在α和β相中的固溶度有限，經時效或高溫長期使用會析出硅化物，硅化物的析出對合金的力學性能，包括強度、塑性、蠕變、疲勞等產生顯著影響。本工作研究了TG6鈦合金在不同熱處理狀態下硅化物的沉淀析出行為及其機理。

1 實驗材料與方法

實驗所用合金為α+β兩相區近等溫模鍛工藝制備的TG6鈦合金整體葉盤鍛件，經金相法測定，合金的β轉變溫度（Tβ）為1050℃。先將整體葉盤鍛件在1030℃固溶處理2h后水冷，然后對其進行雙重時效熱處理，熱處理后加工成φ13mm×73mm的圓棒試樣，在600℃下進行不同時間熱暴露實驗，后精加工成標距為φ5mm×25mm的標準拉伸試樣，并測試性能。……