钛合金材料的四要素、组织性能、组织控制技术

钛及钛合金因其比强度高、抗疲劳性能优异，高温和低温性能优良，且其  密度（纯钛密度为4.54g/cm³ ）是钢密度的60%，是镍基高温合金密度的一半左 右，被称作“太空金属”，同时，因其在腐蚀介质中，特别是在中性或氧化性 介质和海水中均具有良好的耐腐蚀性，钛合金又被赋予了“海洋金属”的称 号。近年来，钛合金被广泛用于先进飞机、飞船、高推重比航空发动机、卫 星、火箭、船舶等国防装备中，被用作具有决定性作用的重要结构件，例如美 国第四代战机 F-22 中钛合金结构件用量高达 41%，高推重比航空发动机中钛合 金用量达 25%~40%，大型整体钛合金关键结构件用量的高低，已成为衡量现代 飞机和航空发动机等国防装备先进性的重要标志之一 。

TC4钛合金是目前最 实用，应用最广泛的钛合金，占钛合金总产量的 50%左右。TC4 钛合金因其具 有良好的力学性能和工艺性能，包括热变性能、焊接性、切削加工型和抗蚀 性，被广泛地加工成棒材、型材、板材、锻件等半成品 。

目前，TC4钛合金环钛锻件的主导工艺流程为：下料、加热 、镦粗、冲孔、 粗加工、加热、预轧、粗加工、加热、终轧，锻造工艺直接影响 TC4 钛合金的 相组织。存在的主要问题是锻件轧制变形后，易造成环件组织不均匀，导致锻件 在后续机械加工过程中易产生变形。 评价组织均匀性的传统方法是金相法，但是金相法是一种具有破坏性的检 测方法，要求检测人员具有一定的技巧与经验，检测周期长，易造成材料的浪 费和检测成本的增加，而且只能对材料或零件相应位置取样进行二维观察，不 能全面反映在役设备的状态 。随着科学技术的不断进步，人们对材料组织均 匀性评价的要求也越来越高，金相分析法已经不能满足一些特殊场合的要求， 人们希望能够更直观、形象、准确的“看见”材料内部组织结构，于是基于超声 技术对材料组织均匀性评价的技术得到了快速发展。与金相法相比，材料组 织超声评价技术极大地提高了检测效率，而且不损坏材料的内部结构，正被越 来越广泛的应用于工业生产中的多个领域中。 有关钛合金材料组织性能关系，利泰金属结合相关资料，整理如下：