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，相當于俄羅斯BT9.TC11是熱強性最好的鈦合金之一，廣泛用作500℃下長時工作的航空發(fā)動機壓氣機盤、靜轉子葉片等重要零件。

格棒材，對性能、組織、探傷水平有很高的要求。標準對高倍組織的初生a含量有很高的控制要求，轉子用于航空發(fā)動機壓氣機靜轉子葉片的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格要求。

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

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，并適當完善封頂工藝，不僅達到了精煉效果，減少縮孔深度，同時使得成分更加均勻(如表1)。表1中后二爐為改進熔煉工藝冶煉的鑄錠成分，可以明顯看出熔煉工藝改進后，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快鍛機靜壓力變形和蒸汽錘動壓力變形相結合，采用鍛造與(a+B)鍛造相結合的方式，再經(jīng)兩相區(qū)軋制，最終得到優(yōu)質的小規(guī)格棒材。

鍛造時金屬沿著一定的加工方向流動，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。

整個鍛造過程中，結合β區(qū)和α+β區(qū)多火次變形，進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均勻細化。

2.3 棒材的矯直和研磨

度要求，所以必須對棒材進行溫矯。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矯直。

軋制出的棒材彎曲度達不到表面研磨處理的直將矯直后的棒材再進行砂剝，最終得到達到用戶粗磨交貨要求的成品棒。通過對一系列TC11小規(guī)格棒材的金相高低倍組織、雙探頭探傷波檢驗驗證，組織級別與探傷水平都達到標準要求。

3、棒材研制試驗結果

3.1 棒材的力學性能

5種不同規(guī)格TC11鈦棒的力學性能數(shù)據(jù)表明，各項性能數(shù)據(jù)均超過技術條件的要求(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，金相組織評級見表3。

Table3 Macrostructure and microstructure of different diameter TCl1 alloybars

4、結論

1)成功研制并生產(chǎn)滿足航空發(fā)動機葉片用的TC11小規(guī)格棒材，棒材符合技術條件要求

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合，使中間坯的內在組織均勻細化，表面質量有很大改善。最終成品棒材有優(yōu)良的組織性能。

4)用九輥溫矯法對TC11鈦合金各小規(guī)格棒材進行矯直，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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