航空發動機用大規格TC17鈦合金棒材顯微組織均勻性研究

鄧雨亭，李四清，王 旭

(1.中國航發北京航空材料研究院 先進鈦合金航空科技重點實驗室，北京 100095)(2.中國航空發動機集團先進鈦合金重點實驗室，北京 100095)

TC17鈦合金名義成分為Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr(質量分數，w/%)，是一種最高使用溫度為427 ℃的高強、高韌和高淬透性的富β相兩相鈦合金[1,2]，被廣泛用于制造航空發動機風扇和壓氣機盤件。為得到具有良好斷裂韌度和蠕變性能的TC17鈦合金鍛件，通常先在α+β兩相區多火次鍛造得到雙態組織，再經單火次β鍛造得到網籃組織[3]。棒材的組織均勻性直接影響鍛件的組織和性能。組織不均勻的棒材被加熱到相變點以上，極易出現局部原始β晶粒粗大的問題，進而影響盤類鍛件的性能[4]。由于TC17鈦合金中含有4%的易偏析元素Cr，有較為嚴重的β斑傾向，因而大規格棒材鍛造難度較大[5,6]。隨著新一代航空發動機向風扇和壓氣機盤級數減少、轉速增加、高溫段前移、結構整體化發展[7]，航空發動機風扇盤鍛件對尺寸的要求不斷增大，亟需對大規格TC17鈦合金棒材組織進行深入研究，這將對于制備組織均勻的大型整體葉盤類鍛件至關重要。

王凱旋等[8]采用β單相區開坯+兩相區多火次鍛造得到大規格TC17鈦合金棒材，利用光學顯微鏡分析了棒材不同部位的顯微組織，未發現不連續的晶界α相、長條α相、大塊團聚α相等異常組織，從邊緣到中心位置的β晶粒大小一致，無異常大晶粒出現，均勻性良好。對于TC17、TC19等后續進行β鍛造的鈦合金，需要獲取半成品棒材顯微組織中的原始β晶粒形貌，以確定顯微組織均勻性能否滿足需求。……