高溫熱暴露條件下TC11合金顯微組織特征研究

0 引言

TC11屬于馬氏體型α+β型鈦合金，可在500℃以下長時期工作和550℃短時工作

，廣泛應用于制造航空發動機壓氣機的盤、葉片及軸類零件等

。國內對該合金做了大量的研究工作，從變形機理、變形工藝、熱處理制度等方面入手，優化合金及其加工工藝，提高其力學性能尤其是抗疲勞性能

；從失效分析和預防方面入手，研究失效模式和機制，采取針對性措施，提高航空發動機的使用性能、可靠性和安全性

。

為了從溫色、組織、性能等表征來判斷超溫程度，繆宏博等

研究了在理想條件下，不同溫度和時間(10、20、60min)下的發動機關鍵結構材料溫色變化情況，并出版了相關的溫色圖譜；王祎帆等

研究了不同服役溫度時間下IC10高溫合金的組織演變；何偉等

研究了TC4鈦合金相變溫度的測定；陳艷娜等

研究了TC11鈦合金在不同溫度下的疲勞斷裂。還有眾多學者研究了各種材料的溫度行為

。

利用溫色、硬度和顯微組織來判斷TC11鈦合金航空發動機壓氣機盤和葉片的超溫歷程，是經濟快捷的檢測分析方法。本研究通過制備試樣(表面有線切割和磨削兩種類型)，進行各種溫度(400～1300℃)和時間(最長1000h)的熱暴露試驗，從較為復雜的高溫熱暴露歷程研究TC11合金在各種溫度時間條件下(熱暴露)的溫色、顯微組織和硬度表征。

1 試驗過程與結果

1.1 試驗方案

試驗用坯料選用復驗合格的離心葉輪(TC11)I類鍛件解剖件切割后余料(圖1)，雙重退火狀態。按常規位置即1/2R處進行線切割取樣。磨削試樣的一個弦向表面。

將試樣置于高溫箱式電阻爐熱電偶下方30～40mm處進行熱暴露試驗，試驗溫度、時間及試樣編號見表1。另外增加不做熱暴露的試樣0-0。

試驗說明：1)到溫入爐，到時出爐空冷；2)表1中深灰代表實際連續保溫，淺灰代表實際斷續保溫(疊加時間)；3)表1制定的試樣編號刻在試樣弦向面上；4)金相檢查面為縱剖面，布氏硬度測試面為端面(橫截面)。

1.2 溫色檢查

5)700℃時，隨暴露時間在0.5～20h區間增加，顯微組織初生α相在時間3～5h時重構，之后初生α相晶界變得更明顯，相界面更圓潤(圖5c)；(α+β)相在時間為0.5h之后重構。晶粒度沒有明顯變化，為7級。

時間相同的情況下，隨熱暴露溫度的升高，試樣磨削表面的氧化程度加重，總體趨勢為黃灰色(400℃)→藍紫色(500～550℃)→藍色(600℃)→黃綠色(700℃)→灰綠色(800～1000℃)→暗灰色(1100～1300℃)。1000℃及以上溫度的試樣表面無金屬光澤，并有氧化皮脫落。

溫度相同的情況下，隨熱暴露時間的增長，試樣磨削表面的氧化程度加重。400℃時，隨熱暴露時間延長，試樣表面顏色由黃灰色→藍紫色→藍色；500℃藍紫色→藍色→藍灰色；550℃藍紫色→藍色→藍灰色；600℃藍色→黃綠色；700℃黃綠色→黃灰色；800℃灰綠色→暗灰色；900℃灰綠色→暗灰色；1000℃灰綠色→暗灰色；1100～1200℃暗灰色→暗灰色脫皮。

材料表面的氧化色與其經歷的溫度存在一定的對應關系。溫色對比法是對火燒構件最常用、最直觀的檢測方法。TC11熱暴露試樣表面溫色演變規律可以用來粗略判斷該合金的高溫歷程。

試樣線切割表面的溫色演變與磨削表面相比稍有色澤的差異，演變過程類似。

信息手段輔助評審更加普遍。信息化建設對于提升財政評審工作效率和透明度、實現程序規范和過程留痕具有深遠影響。山東省各級財政評審機構拓寬視野、立足長遠，不斷更新理念，開發建設財政評審信息管理平臺，提升評審信息化工作水平。省財政積極研究融入財政業務一體化系統的建議方案，使預算評審實質性嵌入部門預算管理，并通過預算管理信息系統加以固化。

1.3 硬度測試

硬度測試在HB-3000布氏硬度試驗機上進行，測試參數為HB10/3000/30。在試樣的非刻號弦向表面測試布氏硬度，結果見圖3。

滑床主要由三疊系下統大冶組(T1d)強風化、中風化泥灰巖組成，巖層產狀94°∠44°，與主滑方向115°為順向關系。

400、500、550、600℃硬度曲線比較試樣0-0(20℃線)基本穩定，而且沒有下降。700℃和800℃試樣硬度曲線下降，900℃試樣硬度曲線下降再回升，1000、1100、1200、1300℃試樣硬度已經明顯偏離。

1.4 顯微組織檢查

顯微組織檢查在MEF4倒置金相顯微鏡上進行，檢查試樣的縱向面，浸蝕劑為5%HF+12%HNO

(體積分數)。試樣0-0的顯微組織為初生α相+(α+β)相組織，是雙重退火的典型組織，符合GJB2220-1994

[圖3]的2級(圖4)。按GB/T6394-2017

并參照文獻[24]評級晶粒度為7級。部分熱暴露后的試樣金相顯微組織如圖5所示，由此可知：

7)900℃時，試樣顯微組織初生α和(α+β)相的相界面在時間為2～3h時可見明顯重構情況(圖5f)，試樣局部表面出現初生α相溶解、(α+β)相轉變成黑色β相情況(圖5g)；時間為5h時情況更明顯，試樣表面的初生α相內出現圓顆粒狀α相，(α+β)相中α相更大條。心部晶粒度沒有明顯變化，為7級。

1)400℃時，熱暴露時間為0.5～100h的試樣顯微組織沒有明顯變化；時間為100～1000h的試樣顯微組織初生α相有長大的趨勢，相臨的初生α相逐漸相連。晶粒度沒有明顯變化，為7級。

3)550℃時，隨暴露時間在0.5～50h區間增加，試樣顯微組織中的析出(α+β)相的α相有逐漸長大的趨勢(圖5a)。晶粒度沒有明顯變化，為7級。

2)500℃時，隨暴露時間在0.5～300h區間增加，試樣顯微組織中初生α相有長大的趨勢，相臨的初生α相逐漸相連。晶粒度沒有明顯變化，為7級。

4)600℃時，隨暴露時間在0.5～30h區間增加，試樣顯微組織在10h時初生α相出現毛邊，顯微組織沒有明顯變化(圖5b)。晶粒度沒有明顯變化，為7級。

熱暴露溫度時間試驗后，全部試樣的線切割表面和磨削表面溫色情況見圖2。圖2b中試樣編號排列同圖2a。

6)800℃時，隨暴露時間在0.5～10h增加，顯微組織初生α和(α+β)相的相界面在時間為2～3h可見明顯重構情況，之后初生α相相界面更圓潤，(α+β)相中α相更大條(圖5d)；時間為10h時可見試樣局部表面出現初生α相溶解、(α+β)相轉變成黑色β相情況(圖5e)。心部晶粒度沒有明顯變化，為7級。

在本文對安全施工的探討中，從人員安全事故和工程項目的運行質量隱患兩個方面探討事故類型，這兩個方面的事故類型如下：

在大數據中數據的運算一般由云計算進行運算，能夠利用集群的力量將信息數據進行高速的運算以及儲存，形成一種全新的運算系統模式，能夠提升數據的傳輸量從而使使用者在大數據使用過程中更加輕松方便，在尋找數據以及進行分析時會更加快捷，能夠有效的適應現階段的社會發展。同時，在電子信息技術的不斷發展過程中能夠對其進行深度分析，從而達到現階段對于大數據信息運算的要求，在數據進行高速運算時，還能夠提升信息資源的安全效率，因此云計算的應用成為大數據中的特點之一。

10)1200℃時，試樣顯微組織已無初生α相殘留，晶粒巨大，析出細長交織的網籃組織。時間為0.5h的試樣組織晶界出現少量長條α相，時間為1h的試樣其細長交織的網籃組織的束狀α相有所長大；表面出現大量塊狀和條狀α相，時間為1h的試樣表面組織中條狀α相上可見微裂紋(圖5l)。心部晶粒明顯增大，但隨暴露時間延長(0.5～1h)沒有明顯變化，為-1級。

9)1100℃時，試樣顯微組織已無初生α相殘留，晶粒巨大，析出細長交織的網籃組織(圖5j)。時間為1h的試樣晶界出現少量長條α相，時間為2h的試樣組織一些晶內出現斷條束狀α相；表面出現大量塊狀和條狀α相(圖5k)，隨暴露時間的增加，這一情況更明顯。心部晶粒明顯增大，但隨暴露時間延長(0.5～2h)沒有明顯變化，為0級。

8)1000℃時，試樣顯微組織初生α相回溶，殘留約50%，析出細長交織的魏氏體組織(圖5h)。試樣表面出現(α+β)相轉變成α相情況(圖5i)；2h試樣的初生α相內出現大量圓顆粒狀α相，隨暴露時間的增加，這一情況更明顯。心部晶粒比900℃以下有所增大，隨暴露時間延長沒有明顯變化，為6級。

11)1300℃時，時間為0.5h的試樣顯微組織晶粒巨大，晶界有長條α相，內部為細長魏氏體組織，晶界附近已經長大(圖5m)。試樣表面為粗大條狀α相，并有裂紋，表面附近為粗大條狀α相(圖5n)。心部晶粒明顯增大，為-2級。

2 分析討論

2.1 表面溫色演變

入庫河道的自然形態是在長期水沙過程作用下形成的。入庫河道生態建設中，應尊重河道的自然形態特征，盡量減少河道的改道工程，保留河道岸線蜿蜒、河床淺灘深潭交替、多支分岔的基本形態。入庫河道沿線分布有豐富的植物資源，生態建設應在充分調查的基礎上，保護好生物資源，讓河道盡顯自然之美。

時間相同的情況下，隨熱暴露溫度的升高，試樣磨削表面的氧化程度加重，溫色演變總體趨勢為黃灰色(400℃)→藍紫色(500～550℃)→藍色(600℃)→黃綠色(700℃)→灰綠色(800～1000℃)→暗灰色(1100～1300℃)，1000℃及以上溫度的試樣表面無金屬光澤，并有氧化皮脫落。溫度相同的情況下，隨熱暴露時間的增長，試樣磨削表面的氧化程度加重。400℃時，隨熱暴露時間延長，試樣表面顏色由黃灰色→藍紫色→藍色；500℃藍紫色→藍色→藍灰色；550℃藍紫色→藍色→藍灰色；600℃藍色→黃綠色；700℃黃綠色→黃灰色；800℃灰綠色→暗灰色；900℃灰綠色→暗灰色；1000℃灰綠色→暗灰色；1100～1200℃暗灰色→暗灰色脫皮。試樣線切割表面的溫色演變因受表面粗糙度不同和重熔層的影響，與磨削表面相比稍有色澤的差異，演變過程基本相同。

在短的熱暴露時間(1h)內，試樣表面的溫色演變與《發動機關鍵結構材料溫色圖譜》

有類似情況。本研究的試樣表面狀態包含平磨和線切割兩種，熱暴露時間更長(最長達1000h)。

通過對《罪數》譯本翻譯策略的分析，筆者對程小青的翻譯策略有了一個整體的考察，并認為：程小青的翻譯策略受到了當時社會意識形態的影響；從另一方面來說，他本人的詩學形態直接決定了他翻譯策略的運用。在翻譯的過程中，程小青中西兼顧，很多地方采用異化的翻譯策略是刻意而為之，但與此同時他也善于運用歸化的翻譯手法，讓譯文顯得流暢地道，采用目的語文化更容易接受的方式向中國讀者介紹偵探小說這一新文類，傳遞異域文化。

被稱為改革開放“總設計師”的鄧小平，曾經留學法國和俄國，早年在法國的時候就接受了馬克思主義理論，并加入了共產黨組織，后來又留學俄國，學習了列寧主義基本理論。馬克思主義經典作家關于社會管理的思想成為改革開放后鄧小平進行中國社會管理改革的重要理論來源。作為中央第一代領導集體的核心成員，鄧小平參予了以毛澤東為核心的黨中央對中國革命和建設的積極探索，也為改革開放后鄧小平深思社會管理問題并力挺社會管理改革提供了豐富的思想資源。

2.2 各溫度下的硬度和時間關系

航空發動機壓氣機盤、葉片和鼓筒用TC11合金鍛件的雙重退火狀態硬度要求為HB269～360

，工程應用的常規值為HB310～340。

根據各溫度下的硬度和時間對數關系圖(圖3)，可以看到：400、500、550、600℃硬度曲線比較試樣0-0(20℃線)基本穩定，而且沒有下降。700℃和800℃試樣硬度曲線下降，900℃試樣硬度曲線下降再回升，1000、1100、1200、1300℃試樣硬度已經明顯偏離常規值(HB310～340)區域，這與組織轉變有密切關系，TC11合金在超溫條件下硬度會有明顯變化。本研究雖然是單子樣試驗，但該關系圖對通過金相組織和硬度判斷TC11的熱暴露歷程仍具有指導作用。

海歸新生代企業接班人在國外深造時，無法全面、深刻了解中國情境。但當新生代回國后，如何快速融入到中國情境中，有創一代的指引顯得特別重要。父母在商場打拼十幾年，多則二三十年，經歷過各種人情世故，處理過各種生意場上的突發狀況，這些經歷將能生動地引導新生代快速融入中國情境。父母需要將新生代企業家當成有著新奇想法的孩童，給予耐心的教導。剛回國的新生代企業家對中國情境的概念是模糊的，他們可能會因為不了解中國情境，就盲目地否定企業的管理模式。

2.3 各溫度下的顯微組織

顯微組織明顯變化出現在600℃、10h熱暴露試驗時，試樣組織中初生α相邊界開始出現形貌變化；700℃、3～5h試驗的試樣組織中初生α相重構；800℃、10h試驗的試樣表面出現初生α相溶解，(α+β)相轉變成黑色β相。

TC11熱暴露試樣顯微組織變化規律可以用來粗略判斷該合金的高溫歷程。

通過ADAMS靜力學仿真可以得到θ1=30°、θ2=30°時機械臂的舉升力、舉升高度與時間的關系曲線，如圖6所示。通過處理得到如圖7所示的機械臂舉升高度與舉升力的關系曲線。為了更好地研究機械臂承重性能，引入“有效舉升高度”這一概念，定義為彈簧長度為原始長度時(機械臂完全由舉升力平衡)機械臂舉升高度與舉升力均為零時(機械臂完全由彈簧平衡)機械臂舉升高度的高度差。通過仿真可以得到不同初始角度下機械臂有效舉升高度，如表3所示。

3 結論

1)從更為復雜的熱暴露歷程試驗研究TC11材料熱暴露后的表面溫色演變。

2)通過TC11熱暴露試驗，得到63個熱暴露點(11個溫度，14個時長)的金相組織，總結歸納了其組織特征。

3)給出TC11在不同熱暴露溫度下的硬度和熱暴露時間對數關系圖。

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