TC21鈦合金的全片層組織和沖擊性能研究

朱 紅，溫 鑫，萬明攀，黃朝文

(1. 貴州工業職業技術學院，貴州 貴陽 550008)(2. 貴州大學，貴州 貴陽 550025)

TC21鈦合金是我國自主研發的損傷容限型鈦合金，具有高的比強度、低的裂紋擴展速率和優良的損傷容限性能[1-3]。近年來，該合金受到國內學者的廣泛關注，對其熱機械工藝、組織調控、固態相變和力學性能等進行了大量的研究[4-8]。Tan等人[9]研究了TC21鈦合金的低周疲勞性能和微觀變形機制。Shao等人[10，11]研究了等軸組織和片層組織TC21鈦合金的裂紋擴展行為，發現裂紋萌生主要發生在α片的界面處，并且與片層組織相比，等軸組織的TC21鈦合金具有更好的拉伸性能和疲勞壽命。Tang等人[12]采用Johnson-Mehl-Avrami動力學方程，研究了TC21鈦合金在淬火處理后不同溫度下的等溫相變機制。

隨著飛行器選材判據從過去“安全-壽命”設計理念逐漸向“破損-安全”設計概念和損傷容限設計準則的轉變，片層組織因具有比其他顯微組織更好的損傷容限性能備受關注[13]。與鋼中的板條馬氏體組織一樣，鈦合金的片層組織具有多層次的特點：顯微組織由無數個原始β晶粒構成，在每個β晶粒內部又由幾個α集束或α叢域組成，在一個α集束內又包含了相互平行的α片，甚至在平行α片之間的β相轉變組織中有細針狀α片。通過熱機械加工可以調控鈦合金的多層次組織形態。

本文以TC21鈦合金為研究對象，通過不同退火工藝獲得不同的多層次全片層組織TC21鈦合金，并研究片層組織對其沖擊韌性的影響，以期為制定TC21鈦合金的熱處理制度提供理論依據。……