变形条件对TC4合金显微组织的影响

李中炜，刘智鑫，梁 爽，齐森朋

（营口理工学院 ，辽宁 营口 115014）

在现代化工业生产中，高温合金应用广泛，而作为高温合金其中一种的钛合金，由于其具有很好的比蠕变强度、比持久强度和比疲劳强度，因此广泛应用在各行各业[1,2]。钛合金中最典型的合金为TC4合金，属于双相型钛合金，即具有α+β两相组织，其具有很好的力学性能及工艺性能，以及良好的工艺塑性和超塑性，适合各种压力工艺加工成形，是一种综合性能优异的高温材料[3]。因此研究TC4合金的高温显微组织的研究变得十分重要。本文旨在研究不同变形温度和变形速率对于锻后TC4合金的高温微观组织的研究，探索出适宜的变形条件，以获得优良的显微组织和工艺性能。

1 实验

1.1 实验材料与设备

差热分析实验选用的实验设备是德国NETZSCH公司的STA449C，其工艺参数如下：纯氩气保护，加热温度范围为30℃～1300℃，升温速度为10℃/min，试样要求尺寸Φ3mm×2mm。

高温热模拟实验原料为锻态的TC4合金，其成分如表1所示。实验所用热模拟试验机型号为Gleeble-1500，压缩试样形状为圆柱形，尺寸为Φ8×12mm。

表1 实验材料TC4合金的化学成分（wt%）

1.2 实验方法

差热分析实验前，将TC4合金试样表面磨平，并将油污清洗干净，最后用无水乙醇清洗并使其干燥。将TC4合金试样放入高温热模拟实验机中进行压缩，选取的温度分别为975、1025℃，变形速率分别为0.1、10s-1，变形量为55%。高温压缩实验后的试样，立即用水淬，之后对其进行粗磨、精磨、抛光以及腐蚀后，在光学显微镜观察不同变形条件后的微观组织形貌，并进行研究分析。

2 实验结果与分析

2.1 变形温度对TC4合金显微组织的影响

经差热分析实验后，得出本实验用TC4合金的相变点为965℃。变形温度高于965℃时，即在单相区变形。

图2为变形速率为10s-1，变形温度分别为975℃和1025℃。

图2中可以看出，合金在单相区变形时，水淬后会得到马氏体组织，且随着变形温度的升高，组织中的β晶粒变扁和变长，这说明β晶粒发生了动态回复，且在晶粒的边界上存在等轴晶粒，说明有动态再结晶现象发生。

2.2 变形速率对TC4合金显微组织的影响

应变速率的快慢，同样会影响合金的组织形貌。图3为应变速率为0.1s-1，变形温度为1025℃。

单相区变形时，对比图2(b)，随着应变速率的降低，β晶粒尺寸增大。

图2 不同变形温度下TC4合金的微观组织

图3 TC4合金在1025℃/0.1s-1的微观组织

3 结论

单相区变形时，随着变形温度升高，应变速率降低，β晶粒会变长和变扁，且容易出现粗大组织，对性能不利。