TB9鈦合金（名義成分為Ti-3Al~8V^6Cr4Mo-4Zr)是一種亞穩(wěn)β鈦合金，鉬當(dāng)量約19.6，在730C即可發(fā)生α-β相變，通過(guò)處理后極限強(qiáng)度可達(dá)1400MPa以上，具有密度低、強(qiáng)度高、耐蝕、冷加工和抗疲勞性能優(yōu)異等特點(diǎn)，常被用來(lái)制造彈簧、石油氣管路控制裝置和各類緊固件等10。作為β型鈦合金，TB9鈦合金在加工過(guò)程中具有較好的冷成形能力，但是變形溫度低往往會(huì)造成合金的微觀組織破碎不充分，而變形溫度過(guò)高則容易引起合金在高溫下形成粗大晶粒。因此在生產(chǎn)TB9等β鈦合金時(shí)，合適的軋制溫度是保證合金棒材獲得良好組織和力學(xué)性能的首要條件。

　　本研究對(duì)比了不同軋制溫度對(duì)固溶態(tài)和固溶時(shí)效態(tài)TB9鈦合金棒材組織和性能的影響，以獲得能夠滿足某零件對(duì)抗拉強(qiáng)度大于1300MPa、屈服強(qiáng)度大于1200MPa且延伸率大于10%要求的軋制溫度;并對(duì)該軋制溫度下生產(chǎn)的棒材進(jìn)行了不同溫度的時(shí)效處理，研究了TB9鈦合金在不同時(shí)效制度下組織和性能的變化規(guī)律。

　　作為亞穩(wěn)β型鈦合金，TB9鈦合金具有淬透性好的特點(diǎn)，由于該合金的相變組織復(fù)雜，導(dǎo)致其力學(xué)性能的調(diào)整范圍較寬0。在固溶和時(shí)效的條件下,能夠使六方結(jié)構(gòu)的a相從p相中脫溶析出，得到α相和β相混合的組織，從而使合金的強(qiáng)度達(dá)到一個(gè)很高的水平。通常認(rèn)為，亞穩(wěn)p相鈦合金在一定的溫度下時(shí)效時(shí)，微觀組織在形成α-β的平衡相之前會(huì)形成α-β相的沉淀。p'相不能增加合金的強(qiáng)度，而w相雖然能夠顯著提高亞穩(wěn)鈦合金的強(qiáng)度,但同時(shí)會(huì)強(qiáng)烈降低合金的韌性。

　　亞穩(wěn)β鈦合金中的α相通常被作為基體中的硬化沉淀相使用，由時(shí)效形成的α相的形狀、大小和體積分?jǐn)?shù)等均對(duì)TB9鈦合金的強(qiáng)度具有重要作用。據(jù)報(bào)道，TB9鈦合金在510C時(shí)效后可形成相互交叉的α相組織3。TB9鈦合金在800C軋制并固溶時(shí)效后，其顯微組織遺傳了其變形組織中晶粒尺寸不均一的特點(diǎn)，時(shí)效后的微觀組織中，晶界處出現(xiàn)了大量的α相出物,晶界兩側(cè)的α相出物區(qū)域很寬，晶粒內(nèi)也出現(xiàn)了較多的相α相出物，一些尺寸較小的晶粒幾乎完全被α相出物覆蓋。隨著軋制溫度的升高，晶粒尺寸逐漸均勻，α相出物幾乎全部出現(xiàn)在晶界兩側(cè)，晶界兩側(cè)析出物的區(qū)域逐漸變窄。軋制溫度升至930℃時(shí),清晰可見(jiàn)等軸p晶內(nèi)析出細(xì)小、彌散的針狀α相,并且晶界變寬。

　　綜合比較3種溫度軋制并經(jīng)固溶及固溶時(shí)效處理后TB9鈦棒的顯微組織和力學(xué)性能，可以得出：3種溫度軋制并經(jīng)810Cx30min/WQ+510Cx12h/AC處理后，TB9鈦合金棒材均能滿足某零件對(duì)材料力學(xué)性能的要求，但930C下軋制的TB9鈦合金棒材固溶后的顯微組織更加均勻，時(shí)效后的a析出物細(xì)小、彌散。因此，選擇930C為本實(shí)驗(yàn)中TB9鈦合金棒材的最佳軋制溫度。

　　(1)3種不同軋制溫度下獲得的固溶態(tài)TB9鈦合金基體顯微組織全部為等軸p相組織，軋制溫度越低，合金晶粒越細(xì)小，但易造成組織不均勻，同時(shí)組織中的析出物也較多，而提高軋制溫度至930°C能夠避免此類現(xiàn)象發(fā)生。

　　(2)軋制溫度對(duì)TB9鈦合金固溶處理后的強(qiáng)度影響范圍小于50MPa，再經(jīng)510Cx12h/AC時(shí)效后，抗拉強(qiáng)度大于1300MPa，屈服強(qiáng)度大于1200MPa，延伸率大于10%。