TC11鈦合金是一種Ti-Al-Mo-Zr-Si系馬氏體型α+β兩相鈦合金，它不僅具有較高的室溫、高溫拉伸和蠕變強度，還具有良好的工藝性能，可進行熱加工、焊接和各種形式的機加工等，TC11鈦合金生產(chǎn)的產(chǎn)品有棒材、環(huán)材、鍛件和模鍛件等。主要用于制造工作溫度在500℃以下的航空發(fā)動機壓氣機盤、葉片和鼓筒等零件，也可用于制作飛機結(jié)構(gòu)件，是目前航空工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的鈦合金之一。

隨著航空、航天用材對鈦合金組織要求的不斷提高，有效控制鈦合金組織形貌成為產(chǎn)品質(zhì)量水平的一個重要標志。由于TC11合金化程度高，含有易偏析元素Mo，合金組織在熱加工過程中對工藝參數(shù)比較敏感，而產(chǎn)品的內(nèi)部組織狀態(tài)決定其最終的使用性能。因此科研人員主要對TC11合金大規(guī)格棒材出現(xiàn)的異常組織進行分析，研究其形成原因，對有效控制TC11合金棒材組織形貌，提高棒材產(chǎn)品質(zhì)量提供理論依據(jù)。

試驗采用經(jīng)3次真空自耗熔煉的TC11合金Φ610mm鑄錠，鑄錠化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)，%）為Al5.8～7.0、Mo2.8～3.8、Zr0.8～2.0、Si0.2～0.35、Fe≤0.25、C≤0.08、N≤0.05、H≤0.012、O≤0.15，其余為Ti。用金相法測定合金的相變點為（1010±10）℃。鑄錠經(jīng)3150t快鍛機和1800t精鍛機聯(lián)合生產(chǎn)至Φ185mm棒材后進行宏觀組織觀察，之后在宏觀組織試片上取金相試樣，試樣經(jīng)950℃×1h空冷+530℃×6h空冷熱處理后，進行組織觀察、硬度測試以及微區(qū)組織及化學(xué)成分分析。試驗結(jié)果表明：

（1）TC11合金大規(guī)格棒材的異常組織中無初生α相，由片狀α和β相組成，呈編織狀排列，即所謂的β斑。

（2）經(jīng)檢測棒材異常組織顯微硬度為371.02HV0.1，明顯高于基體組織的硬度346.63HV0.1，這與β斑的硬度性質(zhì)完全一致。并且該區(qū)域的Mo元素含量高，Al元素含量低。

（3）由于Mo元素是β穩(wěn)定元素，而Al元素是α穩(wěn)定元素，Mo元素含量增加和Al元素含量降低都會使合金的相變點顯著降低。造成棒材出現(xiàn)這種異常組織的根本原因是合金在冶煉過程中的微區(qū)成分不均勻。由于鑄錠中存在著這種微區(qū)成分偏析，棒材在精鍛過程中頻率高、速度快產(chǎn)生變形熱，導(dǎo)致棒材的局部區(qū)域溫度升高，使Mo元素高、Al元素低的偏析區(qū)域相對于基體提前進入β相區(qū)，在該區(qū)域形成不含初生α相的組織，即β斑。

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