微織構對Ti150合金鍛件拉伸性能的影響

彭文雅，潘 波，趙春玲,李 鋼，查小暉，油如月，季顯坤

(1.中國航發湖南動力機械研究所, 湖南 株洲 412002)(2.中國人民解放軍31621部隊, 北京 101121)

近α型高溫鈦合金是制造航空發動機的重要結構材料，在其設計使用溫度下具有超過高溫合金和鋼的比強度，適合用來制造高溫服役條件下的各類靜子件和轉子件[1-5]。IMI834合金(國內牌號為Ti150)是IMI公司和羅羅公司聯合研制的一種600 ℃高溫鈦合金，已在Trent700、EJ200、PW350等發動機上成功應用。從20世紀80年代至今，眾多研究人員對Ti150合金的合金元素作用機制[6]、組織演變[7-10]、晶體取向分布[11-13]、力學性能及變形行為特征[14-16]等進行了較為全面和深入的研究。

為獲得滿足設計要求的力學性能，需通過熱加工和熱處理來調控鍛件的宏、微觀組織和晶體取向分布。雙態組織Ti150合金的強塑性及高溫蠕變持久性能具有良好匹配。Singh等[17]對初生α相含量與拉伸變形行為的相關性進行了分析，發現隨著固溶溫度的降低，初生α相體積分數和尺寸均增加，β轉變組織的尺寸和α板條厚度均減小，加工硬化率持續增加，但強度先增加后降低，因此需選擇合適的固溶溫度以獲得適當比例的初生α相。α-Ti為密排六方結構(hcp)，不同方向上的變形能力存在明顯差異，因此織構對近α型高溫鈦合金的力學性能有著顯著影響。Torster等[18]研究了織構類型對Ti150合金高溫拉伸性能的影響，發現當α相的(0002)晶面形成與加載方向垂直的集中取向時，拉伸強度和疲勞強度均較高。隨著電子背散射衍射(EBSD)等檢測技術的發展，局部晶體取向分布均勻性對鈦合金力學性能的影響得到越來越多的關注。……