固溶冷卻方式對短時用高溫鈦合金板材組織和性能的影響

王瑞琴， 葛 鵬， 廖 強， 侯 鵬， 劉 宇

(西部金屬材料股份有限公司， 陜西 西安 710201)

高溫鈦合金的研制一直是鈦合金領域最為活躍、最為重要的一個分支，受到世界各國鈦合金研究者的高度重視。目前，國內外的主要高溫鈦合金最高使用溫度為600 ℃，但是隨著各國航空航天領域的快速發展，新一代的超聲速飛行器、空天飛機的發動機及機體的部分高溫部件使用溫度要求在短時間內達到650～700 ℃[1-2]。現有Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系傳統近α型高溫鈦合金已不能滿足新型航天器的需求，且該類鈦合金的工藝塑性低，加工困難，而對于兩相型高溫鈦合金，則具有優異的室溫強度和較高的塑性，盡管在長時間熱暴露過程中會發生相的不穩定分解，導致組織和性能的不穩定性，但是在高溫短時應用的背景下，這些因素不再重要。為了滿足國防領域和航天領域對高溫短時高強鈦合金的迫切需求，研制了一種新型短時用高溫鈦合金，該合金是在Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系的基礎上去除Si元素而添加W元素，屬于馬氏體型兩相高溫鈦合金，通過熱處理改善合金組織，以獲得最佳的綜合力學性能。本文通過研究固溶處理后的不同冷卻方式對合金的組織和性能的影響，為該合金的實際生產工藝提供參考依據。

1 試驗材料及方法

本試驗用材料為φ340 mm鑄錠，鑄錠經過3次真空自耗電弧爐熔煉，其化學成分如表1所示。經β單相區開坯、α+β兩相區的鍛造、軋制，得到厚度為12 mm的板材。采用金相法測得材料(α+β)/β的相變點Tβ為(980±5) ℃。用線切割切取力學性能試樣，拉伸試樣的有效尺寸為φ12 mm×65 mm。……