再次热处理对TC4-DT钛合金板材组织及性能的影响

随着破损-安全设计概念和损伤容限设计准则的建立，航空器选材判据发生了变化。这促进了高强、高损伤容限（高断裂韧性、低裂纹扩展速率）钛合金的开发。TC4-DT钛合金是一种损伤容限型钛合金，与普通TC4钛合金相比，它对成分控制更严格，如O含量低（≤0.13%）、Al及V的含量范围窄。TC4-DT钛合金力学性能对氧含量尤为敏感，若氧含量过高，则断裂韧性不合的风险大增；而氧含量太低，对于厚度达到50mm或以上的板材，经β退火处理后可能会产生强度过低而达不到标准要求，断裂韧性则裕量充足的现象。

对于这类板材能否通过再次热处理，使断裂韧性略有下降同时强度较大幅度提高，以满足相关标准要求，有待于通过热处理工艺摸索和实际验证。为此，科技人员从β退火处理后强度不满足标准要求的TC4-DT钛合金厚板上取样，进行不同工艺制度的β单相区和α+β两相区再次热处理试验，研究再次热处理对TC4-DT钛合金组织和性能的影响，探讨使这类板材达到相关标准要求的处理方法。

实验材料为力学性能不符合AMS4905标准要求的TC4-DT钛合金板材。该板材的加工过程为：真空自耗熔炼的铸锭（直径720mm）经锻造后，在α+β两相区轧制到90mm厚，空冷至室温，然后进行995℃×1h/AC+730℃×2.5h/AC的β热处理（固溶加时效处理）。

为了提高板材强度使之满足标准要求，且同时保持塑性尤其是断裂韧性基本不降低，从已β退火的TC4-DT钛合金板材上取样，在β单相区和α+β两相区分别进行了再次热处理，具体的工艺制度为：

工艺1980℃×50min/AC+700℃×150min/AC

工艺2930℃×60min/AC+550℃×180min/AC

工艺3900℃×60min/WQ+600℃×180min/AC

研究结果表明，对于经β退火处理后强度过低而达不到标准要求，但断裂韧性裕量充足的TC4-DT钛合金厚板，可以通过β单相区或α+β两相区再次热处理的方法使其性能满足标准要求。

采用α+β两相区再次热处理（工艺3），与空冷态相比，水冷后的次生α更细小。与原始β退火相比，水冷后板材的拉伸强度、屈服强度增加约70MPa，同时断裂韧性略有减小，延伸率略降至8.5%。TC4-DT钛合金板材获得了最佳的综合性能匹配，强度和断裂韧性均达到标准要求。