Ti-6211合金大规格棒材的组织和性能

　Ti-6211合金的名义成分为Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V，名义成分下的铝当量为6.33，钼当量为1.67，属高铝当量的近α型钛合金。Ti-6211合金与俄罗斯研制的BT20钛合金相似，具有中等的室温强度和高温强度，良好的热稳定性和焊接性能，较高的比强度、抗蠕变性和耐腐蚀性。另外，Ti-6211合金还具有较好的工艺塑性，可制成薄板、厚板、棒材、锻件、模锻件及型材等多种规格品种。该合金被广泛用于制造高性能飞机的重要结构件。与国内外广泛使用的Ti-6Al-4V合金相比，当工作温度提高到450～500℃时，Ti-6211合金的强度优越性明显，可高出100～150MPa。Ti-6211合金强化机制主要是通过α稳定元素Al的固溶强化，同时也与加入的少量中性元素Zr和β稳定元素Mo、V强化合金。

　　科研人员通过对Φ300mm和Φ350mm两种大规格Ti-6211合金棒材的试制，对大规格的棒材进行显微组织的研究以及性能对比分析，以考察加工工艺对Ti-6211合金组织和性能的影响，为今后Ti-6211合金大规格棒材的生产提供理论依据。

　　研究用原材料是采用真空自耗3次熔炼的Ti-6211合金铸锭，金相法测得该合金的相变点为985～990℃，化学成分如表1所示。铸锭先在相变点以上100～200℃温度开坯，再在相变点以下进行大变形，锻造成Φ300mm和Φ350mm两种大规格棒材，低倍观察组织均为典型的模糊晶，说明棒坯在两相区获得了充分的变形。

　　表1  技术要求Ti-6211合金化学成分（质量分数，%）

　　热处理试验在SX2型箱式电阻炉内进行；拉伸试验在Instron-4507拉力试验机上测定；采用LEICA MEF4A倒立金相显微镜观察组织形貌并拍摄金相照片。试验结果表明：

　　（1）经过两相区大变形后，Ti-6211合金大规格棒材的横向组织均为等轴组织，其中Φ300mm的均匀性略好于Φ350mm的棒材。棒材的规格尺寸越大，其组织和性能均匀性控制难度越大。

　　（2）由于1/2半径处变形较充分，Ti-6211合金大规格棒材的室温强度明显比中心位置高，而塑性指标受取样位置的影响较小。

　　（3）两相区大变形的锻造工艺对减少Ti-6211合金大规格棒材组织和性能的方向性具有明显效果。

　　（4）随着温度的升高，Ti-6211合金大规格棒材的抗拉强度和屈服强度大幅度降低，塑性指标随温度的升高而增大，但在高温时波动性较大，尤其是伸长率。