鈦合金大型復雜構件等溫局部加載近β鍛造組織控制研究進展

楊 合， 孫志超， 樊曉光， 高鵬飛， 武 川

(西北工業大學 材料學院 凝固技術國家重點實驗室，西安710072)

航空航天等高端裝備的發展，要求實現大運力、低能耗、長壽命，這就要求其關鍵承力構件采用輕質高強的難變形材料(如鈦合金)和復雜的難成形結構(高筋薄腹板、大型整體、大小尺寸極端結合)，如鈦合金大型復雜構件;同時因其服役環境惡劣，對該類構件力學性能要求十分苛刻，既要求好的室溫塑性和熱穩定性，又要求好的強度、高溫性能(持久、蠕變)、斷裂韌度、疲勞性能和抗裂紋擴展能力［1］。然而，該類鈦合金大型復雜構件的精確塑性成形，面臨著如何提高成形制造能力和如何實現成形成性一體化控制兩大挑戰性難題。

等溫局部加載［2］，即在等溫條件下通過多道次變換加載位置，對坯料不同局部區域施加載荷，再通過不斷協調和累積局部變形，并控制不均勻變形與組織性能，最終實現整個構件的整體成形(圖1)，為提高鈦合金大型復雜構件成形能力，實現高性能輕量化成形成性一體化制造提供了重要途徑。另一方面，周義剛等［3］提出一種獲得三態組織(由約含20%的等軸α 相、50% ～60%網籃交織的片層α 相和剩余的β 轉變組織構成)的有效方法，即通過近β鍛造+高低溫強韌化熱處理來獲得。三態組織集等軸和片層組織的性能優勢于一身，能在不降低塑性、不喪失熱穩定性的條件下，顯著提高材料的高溫性能、低周疲勞性能和斷裂韌度，在改善性能的同時提高使用溫度，是一種能使構件滿足優異的綜合力學性能匹配要求的組織。……