耐热钛合金的显微组织

影响钛合金性能的另一个重要因素是合金的显微组织。了解显微组织的形成规律及其对性能的影响，对于制定热加工工艺、控制合金的性能和研制新合金都是十分重要的。一般说来，细小的组织可以提高合金的强度和塑性，还可延缓裂纹的形核，而粗大的组织抵抗蠕变和疲劳裂纹扩展的能力更强；等轴状组织往往具有高的塑性和疲劳强度，而片状组织具有高的断裂韧性、优异的抗蠕变性能和疲劳裂纹扩展性能。因此，必须要通过热加工工艺过程和热处理制度的调整获得不同的显微组织，以满足不同性能的需要。耐热钛合金常见的显微组织一般可以归纳为四种。

1魏氏组织

魏氏组织又称为片层组织，当变形开始和终了温度都在β相区，变形量又不很大(一般小于50%)时，或加热到β相区后较慢冷却，都将得到魏氏组织。魏氏组织的特点是具有比较粗大的等轴原始β晶粒，β晶粒清晰完整，在原β晶粒晶界上有较完整的晶界α相，晶内由不同方向的α片束组成，同一束内的各个α片是平行的，有相同的晶体学取向，α片间夹有β相中间层。由于原始β晶粒粗大且晶界有连续的晶界α相存在，魏氏组织的室温拉伸塑性和疲劳性能较低，而断裂韧性和蠕变性能较好。

2网篮组织

钛合金在(α＋β)/β相变点附近变形，或在β相区开始变形，在α＋β两相区终止变形，使原始β晶粒及晶界α相被破碎，则冷却后α束团的尺寸和α片的长宽比减小，且各束交错排列，如编织网篮的形状，称为网篮组织。其实，在这种组织中并无α片的编织，也无网篮的编织，因为不同的片相遇时会停止长大。

网篮组织的拉伸塑性比魏氏组织好得多，室温、高温抗拉强度，断裂韧性，蠕变性能等综合性能良好。但是疲劳性能一般，通常用于制造对疲劳性能要求不高的零件，如压气机叶盘等。

3双态组织

双态组织是α＋β型钛合金最常用的组织。当合金在上α＋β相区变形和热处理时形成这种显微组织。双态组织的特点是在β转变组织的基体上，分布着一定数量的等轴初生α相，而β转变组织实际上类似于网篮组织。这种组织的性能决定于等轴初生α相和β转变组织所占的比例，一般而言，该类型组织有较好的室温拉伸塑性和疲劳性能，有一定的高温强度和蠕变性能。塑性和疲劳极限随初生α相体积分数增加而提高，并且初生α相晶粒尺寸越小，疲劳强度越高，而持久的蠕变强度则随初生α相体积分数的增加而降低。当等轴初生α相体积分数为20%～30%时，塑性、断裂韧性、热强性和疲劳性能达到最佳配合。

4等轴α组织

当合金全部在α＋β或α相区(α型合金)以足够的变形量(60%～70%)进行塑性变形，或随后在下α＋β两相区热处理时，即获得等轴组织。这种组织是变形时的动态再结晶或变形后热处理时的再结晶造成的。

等轴组织具有最好的室温塑性和疲劳性能，对于要求高疲劳性能的零件，如承受振动负荷的叶片等，希望具有这种组织。