自由锻造TC17钛合金饼材的组织与性能研究

张俊杰，董轶，欧笑笑，李巍，段晓辉，张晓龙，蔡东颖

（宝鸡钛业股份有限公司，陕西 宝鸡 721014）

1 前言

TC17钛合金（即Ti-17）名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr[1]，是一种高强、高韧性和高淬透性的近β型两相钛合金。TC17合金是由美国在20世纪70年代开发研制，广泛的应用于众多先进航空发动机风扇和压气机整体叶盘锻件[2]。

TC17钛合金饼材通常采用传统模锻（即模内成型），而通过自由锻压方式的则相对较少。这是因为相比于传统模锻工艺，自由锻造工艺对现场操作要求更高，操作难度大，但自由锻生产成本较低，可操作性较大，可以通过锻造工艺的控制得到不同的组织结构。本文研究了在不同的自由锻造工艺下，设计制备TC17钛合金饼材，并通过分析其高倍显微组织与室温力学性能，对比不同锻造工艺下自由锻得到的饼材的显微组织与力学性能。

2 试验材料及方法

2.1 试验材料

试验材料采用宝钛集团通过三次真空熔炼生产的TC17钛合金铸锭（铸锭名义尺寸Φ720），主要化学成分如表1所示。测得其相变点温度为902℃～905℃。铸锭通过开坯锻造、中间锻造多火次镦粗、拔长，自由锻压至Φ250mm棒材。在相当于铸锭头部位置切取20mm样片，经切割设备制备出高倍试样，在金相显微镜下观察其高倍显微组织如图1所示，制坯棒材高倍显微组织为α+β两相区组织，初生α相平均尺寸为8μm左右，初生α相体积分数在60%以上，无原始β晶界，无粗大、连续、网状晶界α。

表1 试验用铸锭化学成分质量分数(%)

图1 TC17棒材的原始组织(500X)

2.2 试验方法

将制备好的250mm坯料锯切下料，在31.5MN锻造机上通过自由锻压的方式，将锯切坯料通过路线1与路线2两种锻造工艺方案进行成品锻造。……