關于GJB 2744A-2007中TC18鈦合金顯微組織評級圖的修訂意見

代思偉，代湘龍

（1.陜西華西鈦業(yè)有限公司，陜西 寶雞 721013；2.寶雞市華西工貿(mào)有限公司，陜西 寶雞 721199）

鈦合金由于比強度高、耐高溫、抗腐蝕能力強等有點，成為航空航天領域的重要結(jié)構(gòu)材料，同時在石油、船舶、核工業(yè)等領域得到廣泛應用。隨著我國打飛機項目的研究和實施，研究和生產(chǎn)高強度兼具高平面應變斷裂韌度成為科研攻關方向。TC18鈦合金名義成分是Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe,Mo當量為12.8，是一種高強度近β鈦合金，Tβ轉(zhuǎn)變溫度為840℃～880℃。該合金具有高強度、高塑性、淬透性好、熱處理強化等優(yōu)特性，固溶時效狀態(tài)下的強度在1080MPa以上，因而廣泛應用于飛機機身結(jié)構(gòu)件、起落架等關鍵部位。TC18鈦合金的顯微組織形態(tài)與其力學性能有直接密切關系，符合一般的組織與力學性能對照關系,要獲得高強度兼具高平面應變斷裂韌度，需要拉長α晶粒交錯的組織形態(tài)。在生產(chǎn)實踐中，GJB 2744A-2007表2中規(guī)定的雙重退火狀態(tài)的溫室力學性能除K1c值以外，均比較容易達標。而要使K1c值達到60以上，圖4中的1、2、3、6、7、9均困難，而圖4中的4、5、8則比較容易達到。圖3、圖5評級圖排序規(guī)律，符合一般組織形態(tài)與力學性能對應關系。

為此，推測當初圖3排序是在一般組織形態(tài)與力學性能對應關系正常排序中，把有利于提高平面應變斷裂韌度K1c值的圖適當排到前面[1]。然而，在沒有告知初衷的情況下調(diào)整圖譜，也沒有告知打亂后的排序與力學性能的對應關系，容易造成讀者的誤解和生產(chǎn)實踐與標準沖突。

1 生產(chǎn)實踐過程與方法

選用陜西華西鈦業(yè)有限公司三次真空熔煉TC18鑄錠，鑄錠直徑600mm，化學成分見表1。

表1 TA15化學成分

檢測鑄錠的相變點為850℃。鑄錠切除冒口、冒底后，鋸切為600Kg錠節(jié)，在1150℃和1000℃二火次在3150噸油壓機上三墩三拔制坯，在820℃滾成270mm的毛圓，然后820℃、900℃和980℃在GFM徑鍛機制成Φ170棒材，按照GJB 3763A-2004《鈦及鈦合金熱處理》進行雙重退火。

2 試驗結(jié)果與討論

試驗結(jié)果見表2。

由表2可以看出，820℃L方向拉伸性能達標，T-L方向K1c偏低，組織符合1～6類；900℃L方向拉伸性能合格，T-L方向K1c合格，組織符合1～6類；980℃L方向拉伸性能不合格，T-L方向K1c合格，組織符合1～6類。由此可以看出K1c與組織評級沒有對應關系，820℃制成的1類組織（等軸組織為主）拉伸性能最好，然而K1c值不合格；980℃制成的6類組織（有原始β晶界）拉伸性能最差，然而K1c值合格；只有900℃制成的4類組織（主要由交錯的拉長α組成）拉伸性能合格，K1c值合格。

表2 溫室拉伸性能、K1c以及組織評級

由GJB 2744A-2007中圖3《α、α-β型鈦合金顯微組織評級圖》以及圖5《TB6鈦合金顯微組織評級圖》可以看出符合等軸、細化、均勻的組織排序在前，拉長、粗大、紊亂的組織排序靠后，這種排序規(guī)則符合鈦合金的一般金相組織排序原則。

3 結(jié)語

在尊重GJB 2744A-2007《航空用鈦及鈦合金鍛件規(guī)范》中圖4原圖不變的基礎上，修正后排序為：1、2、7、4、5、8、3、6、9。

圖4修訂前后對照。

圖4 修改前TC18鈦合金顯微組織評級圖，1類～9類，500X

圖4 修改后（華西修訂）TC18鈦及鈦合金顯微組織評級圖，1-9類，500x