1、前言

TC11鈦合金屬于馬氏體型a+β兩相鈦合金，其名義成分為6.5Al-3.5Mo-2Zr-0.2Si，相當(dāng)于俄羅斯BT9.TC11是熱強(qiáng)性最好的鈦合金之一，廣泛用作500℃下長時(shí)工作的航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、靜轉(zhuǎn)子葉片等重要零件。

格棒材，對(duì)性能、組織、探傷水平有很高的要求。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高倍組織的初生a含量有很高的控制要求，轉(zhuǎn)子用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)靜轉(zhuǎn)子葉片的TC11小規(guī)葉片用棒材初生a不低于過30%，靜子葉片用棒材初生a不低于25%，長條a的尺寸長度也有很嚴(yán)格要求。

探傷則必須符合雙探頭超聲波檢驗(yàn)雜波水平不大于中0.8-9db。針對(duì)這些航空材料高指標(biāo)要求，我們進(jìn)行了一系列工藝研究工作，不斷解決技術(shù)難題，經(jīng)過數(shù)年的努力，生產(chǎn)出滿足該技術(shù)要求的TC11棒材，并批量生產(chǎn)，其技術(shù)水平達(dá)到并超出相應(yīng)技術(shù)要求。

2、TC11棒材工藝

2.1 鑄錠的冶煉

Φ580mmTC11鑄錠采用三次錠無接頭的方法進(jìn)行真空自耗冶煉，代替原來的焊接電極二次真空重熔方法，并適當(dāng)完善封頂工藝，不僅達(dá)到了精煉效果，減少縮孔深度，同時(shí)使得成分更加均勻(如表1)。表1中后二爐為改進(jìn)熔煉工藝冶煉的鑄錠成分，可以明顯看出熔煉工藝改進(jìn)后，錠子頭、尾部主要元素成分差異變化很小。

2.2 棒材的熱加工

將2000t快鍛機(jī)靜壓力變形和蒸汽錘動(dòng)壓力變形相結(jié)合，采用鍛造與(a+B)鍛造相結(jié)合的方式，再經(jīng)兩相區(qū)軋制，最終得到優(yōu)質(zhì)的小規(guī)格棒材。

鍛造時(shí)金屬沿著一定的加工方向流動(dòng)，由于坯料各部位的受力方向和大小都是有差別的，尤其是靠近上下砧子受力面的地方金屬流動(dòng)受到限制，產(chǎn)生所謂的變形死區(qū)口。在鈦合金熱加工中也存在著同樣的問題，由于變形死區(qū)變形量小，變形不充分，使得該區(qū)晶粒比周圍晶粒粗大，引起組織的不均勻性，加大了超聲波探傷中的干擾雜波，降低棒材的探傷水平。為了盡量避免這種現(xiàn)象，在TC11鈦合金棒材的熱加工中采用特定的操作方法，將可能存在的變形死區(qū)充分變形，使棒材的組織變得均勻。

整個(gè)鍛造過程中，結(jié)合β區(qū)和α+β區(qū)多火次變形，進(jìn)行一至二次均勻化處理。鑄錠的原始樹枝晶得到充分破碎，再經(jīng)過(α+β)相區(qū)的充分變形，將初生α和一定數(shù)量的大塊a均勻細(xì)化。

2.3 棒材的矯直和研磨

度要求，所以必須對(duì)棒材進(jìn)行溫矯。將棒材在箱式電阻加熱爐加熱至一定溫度后在九輥矯直機(jī)矯直。

軋制出的棒材彎曲度達(dá)不到表面研磨處理的直將矯直后的棒材再進(jìn)行砂剝，最終得到達(dá)到用戶粗磨交貨要求的成品棒。通過對(duì)一系列TC11小規(guī)格棒材的金相高低倍組織、雙探頭探傷波檢驗(yàn)驗(yàn)證，組織級(jí)別與探傷水平都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3、棒材研制試驗(yàn)結(jié)果

3.1 棒材的力學(xué)性能

5種不同規(guī)格TC11鈦棒的力學(xué)性能數(shù)據(jù)表明，各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)均超過技術(shù)條件的要求(見表2)。

3.2 組織狀況3種規(guī)格棒材的金相低倍組織見圖1~圖3，金相組織評(píng)級(jí)見表3。

Table3 Macrostructure and microstructure of different diameter TCl1 alloybars

4、結(jié)論

1)成功研制并生產(chǎn)滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片用的TC11小規(guī)格棒材，棒材符合技術(shù)條件要求

2)采用無接頭三次真空自耗熔煉，使鑄錠各處成分均勻。

3)Φ580mm鑄錠鍛造過程采用特殊操作法與特殊工藝路線相結(jié)合，使中間坯的內(nèi)在組織均勻細(xì)化，表面質(zhì)量有很大改善。最終成品棒材有優(yōu)良的組織性能。

4)用九輥溫矯法對(duì)TC11鈦合金各小規(guī)格棒材進(jìn)行矯直，解決了TC11鈦合金小規(guī)格棒材平直度難以解決的一大難題。

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