热处理对挤压成形TC18钛合金管材组织和性能的影响

航空气瓶必须具有很高的可靠性和安全性，因而对制作材料的强度和塑性要求较高，要求抗拉强度在1080～1280MPa之间，屈服强度≥1010MPa，延伸率≥10%，断面收缩率≥35%。

TC18钛合金是一种高合金化钛合金，名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe，对应前苏联牌号为BT22。该合金属过渡型α+β两相钛合金，兼有两相钛合金和β型钛合金的特性，具有强度高、变形塑性好、淬透性优良和焊接性良好等一系列优点，已被大量用于制作飞机的起落架、框、梁、肋、接头及紧固件等。文献报道，TC18钛合金经固溶时效热处理后强度可达到1145MPa，延伸率达到16%，是飞机航空气瓶的候选材料。

宝钛集团用挤压法成形了Φ170mm×30mm×L的TC18钛合金管材作为制作航空气瓶坯料。该坯料经退火处理后取样测试，其抗拉强度在1060～1080MPa之间，屈服强度在960～980MPa之间，不能满足航空气瓶的力学性能要求。为此，研究两相区固溶+时效和双重固溶+时效两种工艺对挤压成形的TC18钛合金管材组织和性能影响，为批量化热挤压成形航空气瓶用的TC18钛合金管材热处理工艺的制定提供依据。

选用优质的海绵钛、金属铬、铝钒中间合金、铝丝等原料，经三次真空自耗电弧熔炼成Φ700mm的TC18钛合金铸锭，采用金相法测得铸锭的β相变点为870±5℃。铸锭在3150t油压机上反复锻造，加工成Φ210mm×750mm棒坯；棒坯在3150t水压机上进行热挤压，挤压温度为900℃，保温20min，得到规格为Φ170mm×30mm×L的热挤压管。

利用电火花线切割机从TC18钛合金管上切取金相及拉伸试样。试验选择两种热处理制度：①固溶+时效处理780℃×1h/AC，然后分别在540、560、580、620℃保温8h，空冷；②双重固溶+时效处理840℃保温1h，炉冷至750℃，保温1h，空冷，然后分别在540、580、620℃保温5h，空冷。并进行显微组织观察和拉伸性能测试。试验结果如下：

（1）采用固溶+时效热处理，得到显微组织为弥散分布的针状α相，而采用双重固溶+时效热处理后，得到呈弥散分布的片层状α相和等轴α相。随着时效温度的升高，两种工艺处理的组织中初生α相均明显减少。

（2）采用固溶+时效和双重固溶+时效热处理，TC18钛合金管材的力学性均能满足航空气瓶的要求。（晓红）