下载文档原格式
TC11钛合金室温高周疲劳断口及微观组织范梅香;熊毅;陈艳娜;查小琴;陈沛【摘要】以片层组织TC11钛合金为研究对象,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对室温高周疲劳断口及断口附近的微观组织形貌进行了观察分析.研究结果表明:不同载荷下TC11钛合金疲劳断口均由疲劳源区、裂纹扩展区和瞬断区3部分组成,且裂纹扩展区存在着大量与疲劳裂纹扩展方向相垂直的二次裂纹.随着载荷的增大,二次裂纹数量逐渐增多的同时,其宽度明显增加,疲劳辉纹的宽度也随之增大,从0.6 μm(475 MPa)增加到1.0 μm(525 MPa).在交变载荷的作用下,钛合金内部萌生出大量的位错亚结构,且位错多堆积在α/β相界处,造成应力集中,导致界面开裂形成裂纹源,从而降低疲劳寿命.【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】6页(P6-11)【关键词】片层组织;TC11钛合金;高周疲劳;二次裂纹;疲劳辉纹【作者】范梅香;熊毅;陈艳娜;查小琴;陈沛【作者单位】河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023;河南科技大学有色金属共性技术河南省协同创新中心,河南洛阳471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023;洛阳船舶材料研究所,河南洛阳471023;洛阳船舶材料研究所,河南洛阳471023【正文语种】中文【中图分类】TG146.20 引言钛及钛合金具有密度低、比强度高、热强度高、耐腐蚀性强等良好的综合性能，是较为理想的航天工程结构材料[1-2]。
钛合金的结构部件在工作中经常承受交变载荷，如飞机在起飞和着陆的过程中，机体的主要结构部件都要承受交变载荷[3]，而在每次飞行中机身都要承受一次增压和卸压的交替，这些交变作用可能引起疲劳裂纹形核、扩展以及断裂[4-6]。
探讨钛合金的疲劳行为及断裂机理，提高钛合金的疲劳寿命，延长飞机的服役寿命成为现代航空界发展的当务之急[7]。
TC11钛合金管材的热处理工艺研究航空及兵器对材料的强度和塑性要求较高，要求抗拉强度Rm为≥1030MPa，屈服强度Rp0.2≥910MPa，延伸率A≥8%，断面收缩率Z≥23%。
采用固溶+时效热处理工艺，对热挤压成形的Φ180mm×25mm×L TC11钛合金管进行热处理，研究了热处理制度对材料显微组织和力学性能的影响，探讨了它们之间的影响规律。
结果表明，采用固溶+时效热处理在相同的时效制度下，随着固溶温度的升高，合金中初生α相的含量逐渐减小晶粒尺寸逐渐增大，β相含量增加。
当温度达到1040℃时出现粗大的原始β晶粒，在原始β晶界上有连续的α相细长的薄片状α相；采用950-970℃固溶合金的力学性均能满足材料的要求。
标签：TC11钛合金；拉伸性能；固溶时效；热处理TC11钛合金的名义化学成分为Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，是一种α+β型耐热钛合金，铝当量为3.5，钼当量为7.3。
该合金具有良好的热加工工艺性（包括常规工艺性能和超塑性），可进行焊接及各种方式的机加工。
该合金对热盐应力腐蚀存在着一定的敏感性。
该合金主要用于制造航空发动机的压气机盘、叶片、鼓筒及炮管等，也可以制造飞机的结构件。
通过α-β区的热处理形变和热处理，该合金的最高长期工作温度为500℃。
TC11钛合金是我国航空应用较广的高温钛合金，制件的使用工作条件为，在退火状态下用于500℃以下500h和550℃以下100h以及450℃以下1000h，在强化热处理状态可用于500℃以下1000h工作的零件和在700℃以下一次性工作零件。
在俄罗斯相近的牌号是BT9[1]。
文章研究的挤压成形Φ180mm×25mm要求其抗拉强度Rm≥1030MPa，屈服强度Rp0.2≥910MPa，延伸率A≥8%，断面收缩率Z≥23%，要求其强度和塑性匹配性较高。
由于TC11合金化程度高，热挤压变形量大，组织和性能对热处理工艺较为敏感，文章采用了两相区固溶-时效对热挤态管组织和性能的影响，并分析研究组织和性能与热处理工艺之间的关系，为热挤压成形TC11钛合金及兵器应用管的热处理工艺奠定了一定的理论基础。
高温合金的显微组织与强韧性研究引言：高温合金是一类能在极端温度下具有优异性能的材料，被广泛应用于航空、航天和能源领域。
其中，显微组织对高温合金的性能具有重要影响。
因此，研究高温合金的显微组织和强韧性，对于提升材料性能和应用范围具有重要意义。
1.高温合金的显微组织特征高温合金主要由基体相和强化相组成。
基体相通常为金属，如镍、钴或铁等，具有较高的塑性和可加工性。
而强化相则为稀土金属氧化物、碳化物或硼化物等，主要起到增强合金的硬度和高温强度的作用。
显微组织的特征与合金中基体相和强化相的比例、分布和形态有关。
2.显微组织对高温合金性能的影响(1)力学性能：显微组织中的强化相能够有效地阻碍位错运动和晶界滑移，从而提高合金的抗拉强度、屈服强度和硬度。
此外，显微组织中的位错和晶界也会对合金的延展性和韧性产生影响。
(2)高温氧化和腐蚀性能：合金中的强化相能够形成一种致密的氧化层，阻止氧、硫和其他腐蚀介质的侵蚀。
显微组织的细化和均匀分布有利于提高氧化和腐蚀的抗性。
(3)热稳定性：由于高温合金在高温下工作，显微组织的热稳定性对于保持合金的性能至关重要。
一些合金在高温下会发生晶粒长大和相分解等现象，导致材料失去优异的性能。
3.显微组织调控方法为了改善高温合金的性能，人们通过调控显微组织来实现。
常用的显微组织调控方法包括：(1)添加合适的强化相元素：通过调整合金中强化相的种类和含量，可以改变显微组织的分布和形态，进而改善材料的力学性能和高温稳定性。
(2)热处理：通过在合金的加工过程中进行热处理，如固溶处理、时效处理等，可以改变显微组织的相比例、分布和尺寸，从而调控合金的性能。
(3)变形加工：通过变形加工，如冷变形、热变形等，可以引入位错和晶界，优化显微组织的结构，提高合金的塑性和韧性。
(4)表面改性：通过表面处理，如机械拍打、喷丸等，可以改变合金的表面显微组织，提高其耐腐蚀性和高温氧化性能。
4.高温合金强韧性的研究强韧性是高温合金的重要性能指标之一，对于抵御高温下的开裂和断裂具有重要意义。
高温合金材料的力学性能与显微组织研究引言高温合金材料是一种重要的工程材料，在高温环境下具有优异的力学性能和抗氧化能力。
高温环境下的材料应力和温度变化较大，因此对于高温合金材料的力学性能和显微组织进行研究至关重要。
本章将介绍高温合金材料的力学性能与显微组织的研究方法以及相关的应用领域。
第一节：高温合金材料的力学性能研究方法高温合金材料的力学性能研究通常包括以下几个方面：1. 抗拉性能研究抗拉性能是衡量材料抵抗拉伸应力的能力。
常用的研究方法包括拉伸试验、拉伸断口分析、宏观力学模型和数值模拟等。
通过拉伸试验可以获得材料的应力应变曲线，分析曲线的特征可以评估材料的延展性、强度和断裂韧性。
2. 压缩性能研究压缩性能是衡量材料抵抗压缩应力的能力。
常用的研究方法包括压缩试验、压缩回弹试验和压缩破坏试验。
通过这些试验可以评估材料的压缩强度、塑性变形和压缩破坏模式。
3. 弯曲性能研究弯曲性能是衡量材料在外力作用下产生弯曲变形的能力。
常用的研究方法包括弯曲试验和弯曲断口分析。
通过这些试验可以评估材料的弯曲强度、刚度和断裂韧性。
第二节：高温合金材料的显微组织研究方法高温合金材料的显微组织研究是揭示材料力学性能的重要手段，常用的研究方法包括以下几个方面：1. 金相显微镜观察金相显微镜是观察材料显微组织的主要工具。
通过对材料进行样品制备、腐蚀、染色和磨薄等处理，可以获得材料的显微组织图像。
金相显微镜可以揭示材料的晶粒大小、晶粒形状、组织分布和相变等信息。
2. 电子显微镜观察电子显微镜是观察材料微观结构的重要工具。
透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）可以分别观察材料的内部结构和表面形貌。
电子显微镜可以揭示材料的晶体结构、晶界特征和位错分布等微观细节。
3. X射线衍射分析X射线衍射是研究材料晶体结构的重要手段。
通过测量材料的衍射图样，可以确定晶体的结构类型、晶胞参数和晶体取向等信息。
X射线衍射分析可以辅助分析材料的相组成、相变行为和晶格畸变等。
TC11合金两相区退火对微观组织与微观织构的影响李赛毅;文浩;雷力明;张慧儒【摘要】采用金相、扫描电镜和电子背散射衍射(EBSD)研究两相区退火温度和时间对热压缩态 TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)双相钛合金组织和微观取向的影响.结果表明：初始魏氏组织在850℃热压缩后被破坏，形成较为细小、扭折的片层组织，晶粒取向呈非均匀分布；在后续700和900℃退火过程中，α相变形组织和亚结构发生静态再结晶而转变为等轴状晶粒，晶粒尺寸较退火前的更为细小，再结晶程度和等轴组织比例随保温时间的延长而增加，片层组织的球化程度、晶粒取向和形貌的均匀性与合金的再结晶程度相关.在900℃退火时，α相的再结晶程度较700℃退火时的更为明显；经过120 min 退火后，合金发生完全再结晶，得到较为均匀、细小的等轴状组织.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】7页(P3022-3028)【关键词】钛合金;再结晶;退火;微观组织;微观织构【作者】李赛毅;文浩;雷力明;张慧儒【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,长沙 410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室,长沙 410012;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中航商用航空发动机有限责任公司,上海 200241; 北京航空材料研究院钛合金研究室,北京 100095;中南大学材料科学与工程学院,长沙 410083; 华南理工大学机械工程学院,广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TG146.4TC11钛合金比强度高，具有优异的中温力学性能和成形性，是一种重要的航空和宇航结构材料。
与其它α+β型双相钛合金类似，TC11钛合金材料的制备通常需要先后在β相区和α+β两相区对铸锭进行锻压或镦拔以得到较为细小的晶粒组织[1-4]。
由于β相区变形所形成的魏氏组织在两相区变形后难以完全转变为具有较好综合性能的等轴状组织，往往需要进行两相区退火，使之发生静态再结晶而进一步球化[5-9]。
TC11合金燃烧特性初步研究田伟;王标【摘要】Titanium combustion in aero-engine is a serious hidden troublefor the application of titanium. The research on combustion characteristics of titanium could be in favor of rightly selecting titanium alloy for engine parts and suppression techniques of titanium fire. The combustion characteristics of titanium alloy TC1 1 were studied. In the test, the TC11 was ignited by TA1 droplet. The process of combustion, the influ- ence of temperature and content of oxygen on the ignition and the microstructure of burned alloy were ana- lyzed. On the effect of compressed air and oxygen, the combustion reaction of TA1 droplet and TC11 flake was very exquisite and many sparks ejected from the surface. With the increase of TC11 flake temperature, the critical oxygen partial pressure decreased. There was an oxide film form on the burned alloy surface. Under this oxide film, the microstructure was different from the original TC 11 alloy, three typical regions of loose region, compact region and infected region were formed due to the high temperature of titanium combustion.%钛火严重威胁航空发动机用钛安全，开展钛合金燃烧特性研究是发动机合理用钛及采取有效防范措施的基础。
第49卷2021年5月第5期第137-143页材料工程J o u r n a l o fM a t e r i a l sE n g i n e e r i n gV o l.49M a y2021N o.5p p.137-143超音速微粒轰击对T C11钛合金组织和疲劳性能的影响E f f e c t o f s u p e r s o n i c f i n e p a r t i c l eb o m b a r d m e n to nm i c r o s t r u c t u r e a n d f a t i g u e p r o p e r t i e so fT C11t i t a n i u ma l l o y武永丽1,熊毅1,2,陈正阁3,查小琴4,岳赟1,刘玉亮1,张金民4,任凤章1,2 (1河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023;2有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心,河南洛阳471023;3西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,西安710024;4中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南洛阳471023)WU Y o n g-l i1,X I O N G Y i1,2,C H E NZ h e n g-g e3,Z H A X i a o-q i n4,Y U EY u n1,L I U Y u-l i a n g1,Z H A N GJ i n-m i n4,R E NF e n g-z h a n g1,2 (1S c h o o l o fM a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,H e n a nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,L u o y a n g471023,H e n a n,C h i n a;2C o l l a b o r a t i v e I n n o v a t i o nC e n t e r o fN e w N o n f e r r o u sM e t a lM a t e r i a l s a n dA d v a n c e dP r o c e s s i n g T e c h n o l o g y J o i n t l yE s t a b l i s h e db y t h eM i n i s t r y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,L u o y a n g471023,H e n a n,C h i n a;3S t a t eK e y L a b o r a t o r y o fL a s e r I n t e r a c t i o nw i t h M a t t e r,N o r t h w e s t I n s t i t u t e o fN u c l e a rT e c h n o l o g y,X i a n710024,C h i n a;4T h e725t hR e s e a r c h I n s t i t u t e o fC h i n aS h i p b u i l d i n g I n d u s t r yC o r p o r a t i o n,L u o y a n g471023,H e n a n,C h i n a)摘要:采用超音速微粒轰击(S F P B)技术对层片组织的T C11钛合金进行表面纳米化处理,对比研究了表面纳米化处理前㊁后T C11钛合金的室温高周疲劳行为;借助光学显微镜(OM)㊁扫描电镜(S E M)㊁透射电镜(T E M)和X射线衍射仪(X R D)对比分析了高周疲劳断口及断口附近的微观组织形貌㊂结果表明:经S F P B处理后在钛合金表层产生了30~ 50μm厚的纳米层,纳米晶尺寸在5~15n m左右;疲劳性能得到明显提高,在相同应力级别下的疲劳寿命提高了约8~ 10倍,疲劳条带宽度变窄,且随着加载级别的降低,疲劳寿命提高的倍数逐渐增加;S F P B前㊁后疲劳断口均由疲劳源区㊁裂纹扩展区㊁瞬断区三部分组成,但S F P B处理后的疲劳源由处理前的表层移至次表层;S F P B处理态试样疲劳加载后表层组织仍为纳米量级,但次表层组织中出现大量的形变孪晶㊁位错缠结以及少量的形变诱导马氏体组织㊂关键词:超音速微粒轰击;T C11钛合金;表面纳米化;高周疲劳;微观组织d o i:10.11868/j.i s s n.1001-4381.2020.000435中图分类号:T G113.25+5文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2021)05-0137-07A b s t r a c t:T h eh i g hc y c l e f a t i g u eb e h a v i o ro fT C11t i t a n i u m a l l o y w i t hl a m e l l a rs t r u c t u r eb e f o r ea n d a f t e r s u r f a c en a n o c r y s t a l l i z a t i o n w a ss t u d i e db y s u p e r s o n i cf i n e p a r t i c l eb o m b a r d m e n t(S F P B).T h e m i c r o s t r u c t u r e o f t h e h i g h c y c l e f a t i g u e f r a c t u r e a n d i t s v i c i n i t y w e r e c o m p a r e d a n d a n a l y z e db y m e a n s o f o p t i c a lm i c r o s c o p e(OM),s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e(S E M),t r a n s m i s s i o ne l e c t r o n m i c r o s c o p e (T E M)a n dX-r a y d i f f r a c t i o n(X R D).T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e r ea r e30-50μmt h i c kn a n o l a y e r so n t h e s u r f a c e o f t i t a n i u ma l l o y a f t e rS F P Bt r e a t m e n t,a n d t h es i z eo fn a n o c r y s t a l l i n e i sa b o u t5-15n m. T h e f a t i g u e p e r f o r m a n c e i s i m p r o v e d o b v i o u s l y a n d t h e f a t i g u e l i f e i s i n c r e a s e d a b o u t8-10t i m e s u n d e r t h e s a m es t r e s sl e v e l,t h ef a t i g u es t r i a t i o n w i d t h b e c o m e sn a r r o w,a n dt h e m u l t i p l eo ff a t i g u el i f e i n c r e a s e s g r a d u a l l y w i t ht h ed e c r e a s eo f l o a d i n g l e v e l.T h ef a t i g u ef r a c t u r es u r f a c eb e f o r ea n da f t e r S F P Bt r e a t m e n t c o n s i s t s o f t h e f a t i g u e s o u r c e z o n e,t h e c r a c k p r o p a g a t i o nz o n e a n d t h e i n s t a n t a n e o u s f r a c t u r ez o n e,b u tt h ef a t i g u es o u r c ea f t e r S F PB t r e a t m e n t m o v e sf r o m t h es u r f a c el a y e rb e f o r e材料工程2021年5月t r e a t m e n tt o t h e s u b s u r f a c e.A f t e rf a t i g u el o a d i n g,t h e s u r f a c e m i c r o s t r u c t u r e o f S F P B t r e a t e d s p e c i m e n s i s s t i l l i nn a n o m e t e r s c a l e,b u t t h e r e a r e a l o t o f d e f o r m a t i o n t w i n s,d i s l o c a t i o n t a n g l e s a n d a s m a l l a m o u n t o f d e f o r m a t i o n-i n d u c e dm a r t e n s i t e i n t h e s u b s u r f a c em i c r o s t r u c t u r e.K e y w o r d s:s u p e r s o n i cf i n e p a r t i c l eb o m b a r d m e n t;T C11t i t a n i u m a l l o y;s u r f a c en a n o c r y s t a l l i z a t i o n;h i g hc y c l e f a t i g u e;m i c r o s t r u c t u r e钛及钛合金由于其密度小㊁比强度和热强度高㊁耐蚀㊁可焊㊁使用温度范围宽等优势,广泛应用于航空航天㊁舰艇船舶㊁电力㊁医疗㊁石油化工等领域,尤其在航空航天领域的用量和使用范围呈现不断上升的趋势[1-2],其在航空发动机㊁飞机机身㊁航空紧固件等重要部位都有广泛应用[3-4]㊂但是,这些重要零部件在飞机起飞㊁空中飞行㊁降落阶段要承受交变载荷和振动载荷的作用,容易出现多发性的疲劳问题[5]㊂因此,研究疲劳失效问题,对提高飞机的寿命和安全性㊁减少经济损失具有重要意义㊂对于工程构件而言,失效形式绝大多数出现在表面[6],因而采用表面强化技术来提高材料的抗疲劳性能是一种行之有效的方法㊂王筱冬等[7]研究了研磨光整处理后T i-6A l-4V钛合金表层组织及疲劳性能,结果表明研磨光整处理后的钛合金裂纹源转移到次表层中,裂纹源的周边组织中存在类解理断裂形貌,疲劳条带宽度变小㊂蔡振等[8]研究了表面超声滚压对T i-6A l-4V合金多尺度疲劳裂纹扩展行为的影响,结果表明在不同应力比状态下,表面超声滚压样的裂纹扩展速率明显降低,疲劳寿命均显著高于原始试样㊂张恭轩等[9]认为激光冲击强化产生的压应力及材料表层形成的高密度位错或位错胞结构使裂纹扩展速率降低,从而使得经过冲击强化后T C17钛合金板片比未强化的平均疲劳寿命提高52倍㊂C h e n等[10]研究了喷丸处理对T i2A l N b合金疲劳性能的影响,发现喷丸处理可以使1ˑ107次循环的疲劳极限从170M P a提高到370M P a,提高了117%,1ˑ105次循环的疲劳极限提高了76.7%㊂L i u等[11]认为超声滚压处理后产生的残余压应力是提高疲劳寿命的主要因素,相对于未进行超声滚压处理的试样疲劳极限提高了22%㊂从上述研究背景可以看出表面强化技术的确能大幅提升钛合金的疲劳性能,但是上述表面强化手段普遍存在着工作效率低㊁表面质量难以控制等缺点,因此迫切需要寻求一种工作效率高且表面质量高的新型表面强化技术来进一步提升钛合金的疲劳性能㊂超音速微粒轰击(s u p e r s o n i c f i n e p a r t i c l e b o m b a r d m e n t,S F P B)技术是利用速率为300~ 1200m/s的超音速压缩气流携带大量直径为0.05~ 200μm的小尺寸硬质固体微粒重复轰击金属表面,使金属表层产生强烈的塑性变形,在金属材料表层形成梯度纳米结构[12]㊂S F P B与其他表面处理技术相比具有表面纳米化效率高㊁固体微粒可重复使用㊁操作简单方便㊁可对形状复杂和大平面零件进行表面强化处理等优点,其不足之处在于引入的应变量较小从而使得获得较厚的纳米层深需要较长的时间[13]㊂目前采用S F P B技术实现钛合金表面纳米化的报道还不多见,对于钛合金S F P B处理后的组织演变及疲劳行为的研究更是鲜有文献报道㊂因此本工作对比研究了S F P B 前㊁后T C11钛合金的室温高周疲劳性能的差异,探讨T C11钛合金疲劳过程中的组织演变规律及失效行为,为拓宽S F P B技术在钛合金的应用提供技术支撑和实验依据㊂1实验材料与方法T C11钛合金原材料由宝鸡市程锦钛业有限公司提供,经西部金属材料股份有限公司理化检验中心检测,其化学成分如表1所示㊂表1T C11钛合金的主要化学成分(质量分数/%)T a b l e1 M a i n c h e m i c a l e l e m e n t c o m p o s i t i o n s o fT C11t i t a n i u ma l l o y(m a s s f r a c t i o n/%)A l M o Z r S i T i6.503.501.500.30B a l为了得到T C11钛合金的层片状组织,在氩气保护的真空炉中对尺寸为300m mˑ200m mˑ37m m 的T C11钛合金板材进行双重退火处理㊂双重退火热处理工艺为:970ħ保温1.5h,空冷;530ħ保温6h,空冷㊂将经过双重退火处理后的T C11钛合金板材加工成如文献[14]所示的高周疲劳试样,然后在磨床上对疲劳试样进行磨削处理以去除机加工痕迹㊂随后对其进行S F P B处理,气体压力为1.2M P a,冲击微粒为40μm的A l2O3硬质颗粒,冲击时间为90s,喷嘴与试样距离为40m m㊂然后对S F P B前㊁后的试样在Q B G-50疲劳试验机上,以应力比r= 0.1的拉-拉加载方式(加载频率为25H z)进行室温高周疲劳实验㊂831第49卷第5期超音速微粒轰击对T C11钛合金组织和疲劳性能的影响截取疲劳断口在乙醇溶液中超声清洗20m i n,烘干后在J S M-7800F场发射扫描电镜下观察疲劳断口形貌,电子加速电压为10k V㊂将另一半疲劳断口用线切割的方法分别切取1m m和2m m厚的薄片㊂其中2m m的薄片镶嵌为金相试样,经过机械研磨抛光处理后,在L YM P U SP MG3型光学显微镜下观察金相组织形貌,腐蚀剂体积比为H FʒH N O3ʒH2O=5ʒ12ʒ83㊂将1m m的薄片机械研磨至40μm左右,随后冲出ϕ3m m的薄片在G a t a n691离子减薄仪上减薄至出现小孔即可,最后在J E M-2010透射电镜上对钛合金精细组织进行观察,电子加速电压为200k V㊂借助D8A D V A N C E型X射线衍射仪测试S F P B前㊁后T C11钛合金的物相组成,采用C u Kα射线,扫描角度范围为30ʎ~90ʎ,步长0.02ʎ,管电压为40k V,管电流为40m A㊂2结果与分析2.1S-N曲线T C11钛合金S F P B前㊁后的S-N曲线如图1所示,从图中可以看出,在相同应力级别下,S F P B后钛合金的疲劳寿命显著高于S F P B前,S F P B处理前㊁后的T C11钛合金在550M P a下疲劳寿命平均值分别为1.0ˑ104周次㊁0.8ˑ105周次,疲劳寿命提高了7倍;在525M P a下疲劳寿命平均值分别为2.0ˑ104周次㊁2.0ˑ105周次,疲劳寿命提高了约9倍;在500 M P a下疲劳寿命平均值分别为1.0ˑ105周次㊁1.1ˑ106周次,疲劳寿命提高了10倍,且随着加载级别的降低,疲劳寿命提高的倍数逐渐增加㊂该现象与其他表面强化方式例如激光冲击强化(L S P)[15-16]㊁高能喷丸法(H E S P)[17]提升钛合金疲劳性能的结果相一致,其原因在于表层组织的纳米化以及残余压应力场的共图1 T C11钛合金S F P B前㊁后的S-N曲线F i g.1S-N c u r v e s o fT C11t i t a n i u ma l l o y b e f o r e a n d a f t e r S F P B同作用所致㊂2.2S F P B前、后微观组织演变图2为S F P B前㊁后T C11钛合金的S E M微观组织形貌㊂图2(a)为双重退火后T C11钛合金的金相组织形貌,双重退火后得到了均匀的层片状组织㊂图中白色发亮的为α相,较暗的为β相㊂其特点是粗大的原始β晶粒晶界完整清晰可见,在β晶粒内有尺寸较大的不同取向的 束集 ,每个束集内有较多的细长平直㊁取向相同且平行的片状α相㊂原始β晶粒的平均尺寸大约为100μm㊂图2(b)为疲劳加载前S F P B处理态T C11钛合金金相组织形貌,与图2(a)相比具有明显的差异㊂在具有较高动能微粒的冲击作用下,T C11钛合金表面形成了许多不可逆的永久性微凹坑,其下形成了塑性变形层,塑性变形层厚度大约在30~50μm之间㊂塑性变形层组织仍为α+β两相组织,但是β片层之间的间距明显细化,同时还有局部β片层发生弯曲变形,且随着距表层距离的增大,β片层之间的间距逐渐增大,直至恢复至原始基体组织中的片层间距㊂这与塑性变形程度有关,越靠近表层,塑性变形越剧烈,导致片层间距越小㊂图2S F P B前㊁后的S E M微观组织形貌(a)双重退火后;(b)S F P B后F i g.2S E M m i c r o s t r u c t u r em o r p h o l o g i e s b e f o r e a n d a f t e r S F P B(a)a f t e r d o u b l e a n n e a l i n g;(b)a f t e r S F P B931材料工程2021年5月图2从宏观上描述了S F P B后T C11钛合金层片组织的变形特征,为了进一步研究晶粒细化及微观组织演变规律,采用透射电镜对其微观组织进行观测㊂图3为S F P B处理态试样疲劳加载前㊁后的T E M微观组织形貌㊂图3(a)为S F P B处理态试样疲劳加载前表层微观组织形貌,从图中看出层片状组织形态完全消失,取而代之的是钛合金晶粒发生了严重的碎化,晶界已不易分辨,图的右上方的选区电子衍射表明此处晶粒已经完全纳米化,纳米晶晶粒尺寸大约在5~ 15n m之间㊂越靠近表层塑性变形越严重,表层晶粒内部位错密度越大,位错处于增值和湮灭的过程中,当位错的产生和湮灭速率达到平衡时,晶粒成为纳米晶粒[18]㊂图3(b)为S F P B处理态试样疲劳加载前次表层(100μm处)微观组织形貌,图中白色发亮的为α相,较暗的为β相㊂可以看到在α基体上出现了大量的位错,而β片层形态变化不明显㊂图3(c)为S F P B 处理态试样疲劳加载后表层微观组织形貌,可以明显地看出疲劳加载后表层组织晶粒尺寸仍处于纳米级别,说明经S F P B处理后获得的纳米晶粒热稳定性较好㊂图3(d)~(f)为S F P B处理态试样疲劳加载后次表层(100μm处)的微观组织形貌㊂从图3(d)中可以看到α相中出现了大量的形变孪晶,而且在形变孪晶中也夹杂着高密度的位错缠结㊂另外,在α/β晶界处发生大量位错缠结,容易造成应力集中,从而导致裂纹源在α/β相界面形成㊂对比图3(b),(e)发现S F P B处理态试样在疲劳交变载荷加载过程后,在相邻β片层之间有枝干状物相产生,从图3(f)暗场相中可以更加清楚地看到㊂对其进行衍射斑点标定,确定该枝干状图3S F P B处理态试样疲劳加载前㊁后的T E M微观组织形貌(a)疲劳加载前表层;(b)疲劳加载前次表层(100μm处)(c)疲劳加载后表层;(d)~(f)疲劳加载后次表层(100μm处)F i g.3 T E M m i c r o s t r u c t u r em o r p h o l o g i e s o f S F P B t r e a t e d s a m p l e s b e f o r e a n da f t e r f a t i g u e l o a d i n g(a)s u r f a c e l a y e r b e f o r e f a t i g u e l o a d i n g;(b)s u b s u r f a c e l a y e r b e f o r e f a t i g u e l o a d i n g(a t100μm)(c)s u r f a c e l a y e r a f t e r f a t i g u e l o a d i n g;(d)-(f)s u b s u r f a c e l a y e r a f t e r f a t i g u e l o a d i n g(a t100μm)041第49卷 第5期超音速微粒轰击对T C 11钛合金组织和疲劳性能的影响物相为形变诱导马氏体组织㊂根据文献[19]中计算β相稳定系数的公式,计算出T C 11钛合金的K β为0.35,小于1.0㊂当合金K β值刚好为1.0时,马氏体开始转变温度为室温;当合金K β值小于和大于1.0时,马氏体开始转变温度分别为室温以上和室温以下[19]㊂由此可以判断出该状态下T C 11钛合金马氏体开始转变温度应该在室温以上,同时经过S F P B 处理后,在钛合金组织内部引入了大量的结构缺陷,导致其能量急剧增高,处于不稳定状态;因此,在疲劳交变载荷的作用下加速了形变诱导马氏体这种现象的发生,使得β相中开始出现形变诱导马氏体组织,如图3(e ),(f)所示㊂图4给出了双重退火态以及S F P B 处理态疲劳加载前㊁后T C 11钛合金的X R D 图谱㊂由图可知,T C 11钛合金由密排六方结构的α相与体心立方结构的β相组成㊂S F P B 处理态未进行疲劳实验之前与双重退火态的T C 11钛合金相比没有新的衍射峰产生,而S F P B处理态疲劳失效后的T C 11钛合金亦没有新的衍射峰产生㊂这与前面观察到的疲劳失效后S F P B 处理态试样次表层(100μm 处)T E M 微观组织形貌有形变诱导马氏体组织出现不一致,可能是由于次表层形变诱导马氏体含量较少难以检测到,也可能是由于X 射线衍射深度较浅,仅限于近表层,而观察到的形变诱导马氏体位于次表层中所致㊂S F P B 加载前㊁后所有衍射峰的位置没有改变,但是其半宽高相对于双重退火态的明显增大,这可能是由于T C 11钛合金在超音速微粒轰击下发生严重的塑性变形导致表层晶粒纳米化,并且试样内部产生了较大的残余压应力所致㊂这与前面观察到的微观组织演变结果相吻合㊂图4 双重退火态以及S F P B 处理态疲劳加载前㊁后T C 11钛合金的X R D 图谱F i g .4 X R D p a t t e r n s o fT C 11t i t a n i u ma l l o y i nd o u b l e a n n e a l e d s t a t e b e f o r e a n d a f t e r f a t i g u e l o a d i n gi nS F P B t r e a t e d s t a t e s 2.3 S F P B 前、后疲劳断口形貌图5所示的是T C 11钛合金S F P B 前㊁后疲劳断口形貌,其中图5(a ),(b )分别为S F P B 前㊁后疲劳断口整体形貌图,可以明显地看到疲劳断口均包括三个不同的区域,即疲劳源区(Ⅰ)㊁裂纹扩展区(Ⅱ)和瞬断区(Ⅲ)㊂图5(c ),(d )分别为图5(a ),(b )疲劳源区的放大形貌图,其中椭圆区域所示为裂纹萌生的地方,箭头表示的是裂纹扩展方向㊂对比发现,S F P B 前疲劳源形成于材料的表面,而S F P B 后疲劳源移至距表面45μm 的次表层㊂S F P B 前裂纹起始于材料表面是由于T C 11钛合金切削性能差,在加工过程中容易在表面产生应力集中,从而形成裂纹[20]㊂而经过S F P B 处理后在试样表面产生了一定厚度的纳米层和残余压应力,使得裂纹源移至次表层[21]㊂另外,还可以发现相同载荷下,超音速微粒轰击试样表面后裂纹扩展路径比未进行超音速微粒轰击试样的更加曲折,这从一定程度上降低了裂纹扩展速率,使得疲劳寿命有所提高㊂当裂纹达到裂纹扩展门槛值时,裂纹开始扩展㊂从图5(a ),(b )可以看到裂纹扩展区占据整个断口的大部分区域,是决定金属疲劳寿命的重要组成部分㊂图5(e ),(f )分别为图5(a ),(b )裂纹扩展区放大形貌图㊂从图中可以明显地看到T C 11钛合金疲劳断口裂纹扩展区的河流花样和占据大部分平面的疲劳条带㊂裂纹扩展区的方向与河流花样的方向相同,疲劳条带与裂纹扩展方向垂直㊁互相平行且具有一定的宽度㊂每一条疲劳条带代表一次应力循环的扩展痕迹,疲劳条带的宽度与裂纹尖端和位错之间的交互作用有关[22],宽度越窄,消耗的能量越多,相对应的裂纹扩展速率也就越小㊂根据文献[23]中疲劳条带宽度的测量方法:疲劳条带的宽度为D /(n -1),其中D 为第一条疲劳条带到第n 条疲劳条带的宽度之和㊂从图中可以测量计算出S F P B 前㊁后的疲劳条带宽度分别在0.8μm 和0.5μm 左右㊂说明S F P B 处理后,裂纹扩展速率降低,从而提高疲劳寿命㊂图5(g)为S F P B 前瞬断区的放大形貌,发现存在韧窝及大量的撕裂棱,此时韧窝较浅㊂图5(h )为S F P B 后瞬断区的放大形貌,与图5(h )相比,此时韧窝大小较均匀且深度较大,这可能与超音速微粒轰击导致晶粒细化有关㊂3 结论(1)采用S F P B 技术在T C 11钛合金表层制备出了晶粒尺度约为5~15n m ㊁厚度为30~50μm 的梯度纳米组织;且疲劳加载后表层纳米晶组织热稳定较好,仅在次表层中出现大量的形变孪晶㊁位错缠结,并在T C 11合金中观察到了形变诱导马氏体㊂141材料工程2021年5月图5S F P B前㊁后疲劳断口形貌(σ=500M P a,N前=147270c y c l e,N后=2025600c y c l e)(a)S F P B前整体形貌图;(b)S F P B后整体形貌图;(c)图(a)位置Ⅰ放大图;(d)图(b)位置Ⅰ放大图;(e)图(a)位置Ⅱ放大图;(f)图(b)位置Ⅱ放大图;(g)图(a)位置Ⅲ放大图;(h)图(b)位置Ⅲ放大图F i g.5 F a t i g u e f r a c t u r em o r p h o l o g y b e f o r e a n d a f t e r S F P B(σ=500M P a,N b e f o r e=147270c y c l e,N a f t e r=2025600c y c l e)(a)o v e r a l lm o r p h o l o g y b e f o r eS F P B;(b)o v e r a l lm o r p h o l o g y a f t e r S F P B;(c)m a g n i f i e d i m a g e o f l o c a t i o nⅠi n f i g.(a); (d)m a g n i f i e d i m a g e o f l o c a t i o nⅠi n f i g.(b);(e)m a g n i f i e d i m a g e o f l o c a t i o nⅡi n f i g.(a);(f)m a g n i f i e d i m a g e o f l o c a t i o nⅡi n f i g.(b);(g)m a g n i f i e d i m a g e o f l o c a t i o nⅢi n f i g.(a);(h)m a g n i f i e d i m a g e o f l o c a t i o nⅢi n f i g.(b)(2)S F P B处理技术在T C11钛合金表层引起的组织纳米化及残余压应力显著提高了材料的疲劳寿命,在相同应力级别下,疲劳寿命提高了约8~10倍,疲劳条带宽度变窄,且随着加载级别的降低,疲劳寿命提高的倍数逐渐增加㊂(3)S F P B前㊁后疲劳断口都由疲劳源区㊁裂纹扩展区㊁瞬断区这三部分组成;但S F P B处理后的疲劳源由处理前的表层移至次表层㊂参考文献[1]刘全明,张朝晖,刘世锋,等.钛合金在航空航天及武器装备领域241第49卷第5期超音速微粒轰击对T C11钛合金组织和疲劳性能的影响的应用与发展[J].钢铁研究学报,2015,27(3):1-4.L I U Q M,Z H A N GZ H,L I USF,e t a l.A p p l i c a t i o na n dd e v e l o p-m e n t o ft i t a n i u m a l l o y i na e r o s p a c ea n d m i l i t a r y h a r d w a r e[J].J o u r n a l o f I r o na n dS t e e lR e s e a r c h,2015,27(3):1-4.[2] K I K U C H I S,N A K AMU R A Y,N AM B U K,e t a l.F o r m a t i o no f ah y d r o x y a p a t i t e l a y e r o nT i-29N b-13T a-4.6Z r a n d e n h a n c e m e n t o ff o u r-p o i n t b e n d i ng f a t i g u ech a r a c t e ri s t i c sb y f i n e p a r t i c l e p e e n i n g[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fL i g h t w e i g h tM a t e r i a l s a n d M a n u f a c-t u r e,2019,2(3):227-234.[3] X I O N GJH,L I SK,G A OFY,e t a l.M i c r o s t r u c t u r e a n dm e c h a n i-c a l p r o p e r t i e s o fT i6321a l l o y w e lde d j o i n t b y G T AW[J].M a t e r i-a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g:A,2015,640:419-423.[4] A O N,L I U DX,Z H A N GX H,e t a l.T h e e f f e c t o f r e s i d u a l s t r e s sa n d g r a d i e n tn a n o s t r u c t u r eo nt h ef r e t t i n g f a t i g u eb e h a v i o ro fp l a s m a e l e c t r o l y t i co x i d a t i o nc o a t e d T i-6A l-4V a l l o y[J].J o u r n a l o fA l l o y s a n dC o m p o u n d s,2019,811:1-11.[5]许良,黄双君,回丽,等.T B6钛合金疲劳小裂纹扩展行为[J].材料工程,2019,47(11):171-177.X U L,HU A N GSJ,L IH,e t a l.S m a l l f a t i g u ec r a c k g r o w t hb e-h a v i o r o fT B6t i t a n i u m a l l o y[J].J o u r n a lo f M a t e r i a l sE n g i n e e r-i n g,2019,47(11):171-177.[6] Z H E N G H Z,G U OSH,L U O Q H,e t a l.E f f e c t o f s h o t p e e n i n go n m i c r o s t r u c t u r e,n a n o c r y s t a l l i z a t i o na n d m i c r o h a r d n e s so fT i-10V-2F e-3A l a l l o y s u r f a c e[J].J o u r n a l o f I r o na n dS t e e lR e s e a r c hI n t e r n a t i o n a l,2019,26(1):52-58.[7]王筱冬,张娇.研磨光整处理T i-6A l-4V钛合金表面组织及疲劳性能[J].机械制造与自动化,2019,48(4):30-31.WA N G X D,Z H A N GJ.R e s e a r c ho ns u r f a c et i s s u ea n df a t i g u e p r o p e r t i e s o fT i-6A l-4Vt i t a n i u ma l l o y u n d e r g r i n d i n g a n d f i n i s h-i n g[J].M a c h i n eB u i l d i n g a n dA u t o m a t i o n,2019,48(4):30-31.[8]蔡振,张显程.表面超声滚压T i-6A l-4V合金多尺度疲劳裂纹扩展行为的影响[D].上海:华东理工大学,2017.C A I Z,Z H A N G XC.E f f e c t o f s u r f a c e u l t r a s o n i c r o l l i n g o nm u l t i-s c a l ef a t i g u e c r a c k g r o w t h b e h a v i o r o f T i-6A l-4V a l l o y[D].S h a n g h a i:E a s t C h i n aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,2017.[9]张恭轩,吴嘉俊,高宇,等.T C17钛合金激光冲击强化实验研究[J].表面技术,2018,47(3):96-100.Z H A N G G X,WUJ J,G A O Y,e t a l.E x p e r i m e n t a l s t u d y o n l a s e r s h o c k p e e n i n g o fT C17t i t a n i u m a l l o y[J].S u r f a c e T e c h n o l o g y, 2018,47(3):96-100.[10] C H E N Y X,WA N GJC,G A O Y K,e t a l.E f f e c t o f s h o t p e e n i n go n f a t i g u e p e r f o r m a n c e o fT i2A l N b i n t e r m e t a l l i c a l l o y[J].I n t e r-n a t i o n a l J o u r n a l o fF a t i g u e,2019,57:53-57.[11] L I U CS,L I U D X,Z HA N G X H,e t a l.I m p r o v i n g f a t i g u e p e r-f o r m a n c e o f T i-6A l-4V a l l o y v i a u l t r a s o n i c s u r f a c e r o l l i n gp r o c e s s[J].J o u r n a l o fM a t e r i a l sS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,2019, 35:1555-1562.[12]巴德玛,马世宁,李长青,等.超音速微粒轰击38C r S i钢表面纳米化的研究[J].材料工程,2006(12):3-7.B A D M,MASN,L IC Q,e t a l.I n v e s t i g a t i o no f s u r f a c en a n o-c r y s t a l l i z a t i o no f38C r S i s t e e l b y S F P B[J].J o u r n a l o fM a t e r i a l sE n g i n e e r i n g,2006(12):3-7.[13]李慧敏,李淼泉,刘印刚,等.钛合金表层机械处理的纳米化组织㊁力学性能与机理研究进展[J].中国有色金属学报,2015,25(3):642-651.L IH M,L IM Q,L I U YG,e t a l.R e s e a r c h p r o g r e s s i nn a n o c r y s-t a l l i n em i c r o s t r u c t u r e,m e c h a n i c a l p r o p e r t i e sa n dn a n o c r y s t a l l i-z a t i o nm e c h a n i s mo f t i t a n i u ma l l o y s v i a s u r f a c em e c h a n i c a l t r e a t-m e n t[J].T h eC h i n e s eJ o u r n a lo fN o n f e r r o u s M e t a l s,2015,25(3):642-651.[14]范梅香,熊毅,陈艳娜,等.T C11钛合金室温高周疲劳断口及微观组织[J].河南科技大学学报(自然科学版),2019,40(1):6-11.F A N M X,X I O NG Y,CH E N Y N,e ta l.F a t i g u ef r a c t u r ea n dm i c r o s t r u c t u r e o fT C11t i t a n i u ma l l o y a f t e r h i g hc y c l e f a t i g u e a t r o o mt e m p e r a t u r e[J].J o u r n a lo f H e n a n U n i v e r s i t y o fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y(N a t u r a l S c i e n c e),2019,40(1):6-11.[15] Z H A N G XC,Z H A N G Y K,L UJZ,e t a l.I m p r o v e m e n to f f a-t i g u e l i f e o f T i-6A l-4Va l l o y b y l a s e r s h o c k p e e n i n g[J].M a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g:A,2010,527(15):3411-3415. [16] N I EXF,H E W F,Z A N GSH,e t a l.E f f e c t s t u d y a n d a p p l i c a t i o nt o i m p r o v eh i g hc y c l e f a t i g u er e s i s t a n c eo fT C11t i t a n i u ma l l o yb y l a s e rs h oc k p e e n i n g w i t h m u l t i p l ei m p a c t s[J].S u r f a c ea n dC o a t i n g sT e c h n o l o g y,2014,253:68-75.[17]温爱玲,闫秀侠,任瑞铭,等.高能喷丸时间对T C4疲劳性能的影响[J].热加工工艺,2009,38(14):127-129.W E N A L,Y A N X X,R E N R M,e ta l.E f f e c to fh i g h-e n e r g ys h o t p e e n i n g t i m e o n f a t i g u e p e r f o r m a n c eo fT C4a l l o y[J].H o tW o r k i n g T e c h n o l o g y,2009,38(14):127-129.[18]赵坤,王敏,蔺成效,等.T C17钛合金自表面纳米化机制及组织演化[J].稀有金属材料与工程,2013,42(10):2048-2052.Z H A O K,WA N G M,L I NCX,e t a l.M e c h a n i s ma n dn a n o s t r u c-t u r ee v o l u t i o no fs u r f a c es e l f-n a n o c r y s t a l l i z a t i o no fT C17[J].R a r eM e t a lM a t e r i a l s a n dE n g i n e e r i n g,2013,42(10):2048-2052.[19]欧阳德来,鲁世强,崔霞,等.T B6钛合金热变形诱导马氏体转变[J].中国有色金属学报,2010,20(12):2307-2012.O U Y A N G D L,L U S Q,C U IX,e ta l.T r a n s f o r m a t i o no fd e-f o r m a t i o n-i n d u c e dm a r t e n s i t e i nT B6t i t a n i u ma l l o y[J].T h eC h i-n e s e J o u r n a l o fN o n f e r r o u sM e t a l s,2010,20(12):2307-2012.[20]林翠,杜楠.钛合金选用与设计[M].北京:化学工业出版社,2014:100-152.L I NC,D U N.S e l e c t i o na n dd e s i g no f t i t a n i u ma l l o y s[M].B e i-j i n g:C h e m i c a l I n d u s t r y P r e s s,2014:100-152.[21]闫秀侠.高能喷丸表面纳米化对T C4合金疲劳性能的影响[D].大连:大连交通大学,2009.Y A N X X.E f f e c to fn a n o c r y s t a l l i z a t i o ni ns u r f a c e l a y e ro nf a-t i g u e s t r e n g t h o fT C4t i t a n i u ma l l o y b y h i g h e n e r g y s h o t p e e n i n g[D].D a l i a n:D a l i a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y,2009.[22] S U N RJ,L IL H,Z HU Y,e t a l.F a t i g u eo fT i-17t i t a n i u ma l l o yw i t hh o l e d r i l l e d p r i o r a n d p o s t t o l a s e r s h o c k p e e n i n g[J].O p t i c sa n dL a s e rT e c h n o l o g y,2019,115:166-170.[23]陈艳娜,熊毅,范梅香,等.T C11钛合金在不同温度下的疲劳断裂分析[J].材料热处理学报,2019,40(8):61-68.C H E N Y N,X I O N G Y,F A N M X,e t a l.F a t i g u e f r a c t u r e a n a l y-s i s o fT C11t i t a n i u ma l l o y a t d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e s[J].J o u r n a l o fH e a tT r e a t m e n t o fM a t e r i a l s,2019,40(8):61-68.基金项目:国家自然科学基金资助项目(U1804146,51801054);河南省高校科技创新人才支持计划项目(17HA S T I T026);河南省外国专家与引智项目(HN G D2020009);河南科技大学科技创新团队资助项目(2015X T D006)收稿日期:2020-05-16;修订日期:2021-01-20通讯作者:熊毅(1975-),男,教授,博士,研究方向为先进结构材料制备及其表面改性,联系地址:河南省洛阳市洛龙区开元大道263号河南科技大学(开元校区)材料科学与工程学院,E-m a i l:x y_h b d y@163.c o m(本文责编:齐书涵)341。
生产应用始撑T C11钛合金厚板电子束焊接组织及性能陈晓晖张佳程序黄正(北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室，北京100191)摘要采用大功率电子束对TC11钛合金40 <<厚板进行焊接，观察焊缝微观组织并分析其对力学性能的影响。
结果表明，电子束焊接接头焊缝形成定向特征的 晶，显微组织为 "，随着焊缝深度增加，形成的"更细更短。
焊缝显微硬度高于热影响区和母材。
随着焊缝深度、焊缝硬度增加，而热影响区和母材显微硬度 明显变化。
电子束焊接接头各项力学性能 用标准GJB2744- 用及钛合金自由和模 规范》，抗拉强度和屈服强度与母材相当，但是断后伸长率和 收缩率 母材略 低。
拉伸试样断口全部位于母材 ，断裂方式为典型的韧 裂。
关键词！钛合金电子束焊接组织性能中图分类号：TG456.3〇前言合金在诸如 、、工、石油等恶劣的工作环境 用，尤是在以及的应用比例不断提高[1]。
对制造工艺与材料要求极为苛刻的 和主承 ，钛合金能够在保证较高的使用性能的 下最大限度的实现结构轻量化、高可靠性与高推动力[2]。
TC11钛合金 (T i-6.5A l-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)是一种具有 3.5 的 M〇当量与7. 3的A1当量的"+#双 合金[3]。
TC11钛合金具 异的综合力学性能，在高温和室温环境下 好的稳 ，在 制造 多用来制造叶片、压气机盘和主承 [4]。
近年来随着航工业制造的不 ，采用钛合金结 焊接可以提高 效率 低加工成本，因此在对钛合金结 厚板焊接的需求越来越多[5]。
电子束焊接技术是利用加速和聚焦的电子 击工件焊接面使 焊接，其具能量密度高、穿、需要在 环境下焊接等 [6]。
统焊接技术（如光焊，电弧焊和等离子弧焊接）[74]，电子束焊接 效率高、热影响范围小、焊缝深 高及焊接接头 度大，而 环境 以高温下的 合金 气和 离 ，用合金结 厚板焊接[10-11]。
tc11钛合金片层组织热变形行为及组织演变本研究旨在探究TC11钛合金片层组织的热变形行为及组织演变规律。
采用等温热压实验和恒定应变速率拉伸实验，研究了不同温度和应变速率下的热变形行为，并通过金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段对组织演变进行了分析。
结果表明，TC11钛合金在高温下具有良好的塑性变形能力，同时表现出显著的动态再结晶和细化晶粒的特点，特别是在较高应变速率下，动态再结晶作用更为明显。
此外，在高温下，钛合金片层的枝晶形态逐渐变得规则，晶粒尺寸也逐渐减小，且晶界清晰度有所提高。
综上所述，本研究对TC11钛合金片层组织的热变形行为及组织演变规律进行了深入探究，为进一步优化钛合金的热加工工艺提供了理论基础和实践指导。
- 1 -。
