TB-13鈦合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為研究

費(fèi) 躍， 寇宏超， 王新南， 商國強(qiáng)， 朱知壽， 李金山

(1.北京航空材料研究院，北京 100095;2.西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710072)

隨著新型飛機(jī)不斷向長壽命、大尺寸、高減重和低成本方向的發(fā)展，對(duì)鈦合金強(qiáng)度與韌性的良好匹配需求越來越迫切。亞穩(wěn)β鈦合金由于具有良好的強(qiáng)韌性匹配而逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)［1～3］。目前，亞穩(wěn)β鈦合金可應(yīng)用于承力螺栓等緊固件、航空及空間承力結(jié)構(gòu)件和板材等構(gòu)件［4，5］，應(yīng)用前景十分廣闊。如由美國Timet公司研制的Ti-15-3和β-21S鈦合金，Ti-15-3鈦合金適宜制造緊固件、彈簧、直升機(jī)旋翼、導(dǎo)管等部件，β-21S鈦合金適宜制造發(fā)動(dòng)機(jī)塞子和噴管等部件［6～12］。

TB-13鈦合金是我國近年來新開發(fā)的一種新型七元系亞穩(wěn)β鈦合金。該合金經(jīng)過優(yōu)化熱機(jī)械工藝后，強(qiáng)度可達(dá)到1350MPa以上，塑性達(dá)到6%以上，斷裂韌度達(dá)到75MPa·m1/2，具有良好的強(qiáng)度、塑性和斷裂韌度的匹配［13，14］。目前，針對(duì)該合金系統(tǒng)開展了β晶粒長大動(dòng)力學(xué)和ω相變動(dòng)力學(xué)的研究［15，16］。TB-13鈦合金在熱軋變形過程中的組織演變(晶粒大小、位錯(cuò)缺陷演變等)影響后續(xù)加熱和時(shí)效過程中的相變，從而影響合金的最終性能，但在熱變形方面的研究少見報(bào)道。因此，本工作對(duì)TB-13鈦合金在熱軋變形過程中的組織演變規(guī)律和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)所用TB-13鈦合金鑄錠采用三次真空自耗電弧爐熔煉而成，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%):Mo 7.7，Nb 4.82，Ta 3.77，Cr 3.21，Zr 3.12，Al 1.50，O 0.125，C 0.016，N 0.009，H 0.001，Ti余量。然后經(jīng)過開坯、鍛造，最終在780℃軋制成φ26mm的棒材。通過金相法測得TB-13鈦合金β轉(zhuǎn)變溫度為815～820℃。在840℃對(duì) TB-13鈦合金棒材預(yù)熱處理40min后，快速進(jìn)行32%，50%，59%和75%的熱軋變形并水淬處理。……