钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好等优良性能，，，，，在航空航天、汽车、生物医疗等领域展现出极强的生长潜力[1-5]。。。。。TC18钛合金是一种典范的高强高韧钛合金，，，，，名义因素为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe，，，，，大宗用作飞机升降架、飞机承重梁等大型承力结构件[6-14]。。。。。

随着航空工业的生长，，，，，新型飞机对承力结构件的要求逐渐向整体化、大型化偏向生长，，，，，对原质料的尺寸要求也进一步提高[15-17]。。。。。颜孟奇等人[18]探讨了热处置惩罚参数对φ300mmTC18钛合金棒材组织的影响；；；；；；乔恩利等人[19]比照了3种差别铸造工艺对φ400mmTC18钛合金棒材组织与性能的影响，，，，，进而得出最优铸造工艺；；；；；；顾忠明等人[20]研究了φ400mmTC18钛合金棒材组织与力学性能的对应关系。。。。。但关于更大规格TC18钛合金棒材的研究鲜有报道，，，，，这是由于超大规格棒材的组织匀称性与力学性能稳固性难以控制。。。。。

为此，，，，，开展了φ500mmTC18钛合金棒材的研制事情，，，，，以期获得因素、组织、性能知足航空标准要求的超大规格TC18钛合金棒材，，，，，为高强高韧钛合金大型化生长涤讪手艺基础。。。。。

1、实验

选用高纯海绵钛和MoAl、VAl、CrAl、FeAl中心合金，，，，，经3次真空自耗电弧熔炼制备规格为φ720mm的TC18钛合金铸锭。。。。。铸锭质量为5250kg，，，，，通过金相法测得铸锭相变点为870~875℃。。。。。在铸锭头部、中部、尾部3个部位取样，，，，，举行化学因素剖析。。。。。

铸锭经80MN快锻机在相变点以上开坯铸造，，，，，对粗大的铸态组织举行充分破碎，，，，，通过多道次的镦拔铸造进一步细化晶粒，，，，，最终在α＋β相区铸造成φ500mmTC18钛合金棒材。。。。。TC18钛合金棒材单根质量凌驾2500kg，，，，，实物如图1所示。。。。。

为了对棒材的组织匀称性举行评价，，，，，在棒材的头、尾区域各切取一个35mm厚试样片举行热处置惩罚，，，，，热处置惩罚制度为835℃保温2h，，，，，炉冷到750℃，，，，，保温2h后空冷，，，，，后续在615℃时效6h后空冷。。。。。对热处置惩罚后的试样片举行低倍组织视察，，，，，在试样片的边部、R/2、心部切取15mm×15mm×10mm的金相试样，，，，，使用240#、400#、1000#、2000#砂纸依次打磨，，，，，抛光后使用配比为3%HF＋7%HNO₃＋90%H₂O（体积比）的侵蚀液举行蚀刻。。。。。接纳OlympusGX71光学显微镜（OM）、JSM-IT700HR扫描电子显微镜（SEM）视察棒材差别部位的微观组织。。。。。

为了对TC18钛合金棒材力学性能的稳固性举行评价，，，，，在热处置惩罚后试样片R/2处取样，，，，，凭证GB/T228.1—2021标准加工成φ5mm拉伸试样，，，，，接纳ZWICK万能质料拉伸试验机举行室温拉伸性能测试；；；；；；凭证GB/T229―2007标准加工成10mm×10mm×55mm攻击试样，，，，，接纳ZWICK300J摆锤攻击试验机举行室温攻击性能测试；；；；；；凭证GB/T4161—2007标准加工成62.5mm×60mm×25mm攻击试样，，，，，接纳MTSLandmark电液伺服疲劳试验机举行室温断裂韧性测试。。。。。为确保实验数据准确、可信，，，，，每组拉伸试验取3个平行试样举行测试。。。。。

2、效果与剖析

2.1铸锭因素匀称性

表1为TC18钛合金铸锭头部、中部、尾部3个部位的化学因素剖析效果。。。。。由表1可以看出，，，，，TC18钛合金铸锭的主元素Al、Mo、V、Cr和Fe的极差划分为0.03%、0.07%、0.04%、0.02%，，，，，杂质元素O的极差仅有0.006%，，，，，批注铸锭整体因素匀称性优异。。。。。

2.2棒材组织

2.2.1棒材宏观组织

图2为TC18钛合金棒材低倍组织照片。。。。。由图2可见，，，，，棒材头、尾低倍组织无显着分层、裂纹、气孔、偏析、金属和非金属夹杂及其他肉眼可见的冶金缺陷；；；；；；无肉眼可见的清晰晶粒，，，，，低倍组织匀称模糊。。。。。

2.2.2棒材显微组织

图3为TC18钛合金棒材差别部位的金相照片，，，，，图中白色的物相为α-Ti相，，，，，玄色的物相为β-Ti相。。。。。由图3可知，，，，，TC18钛合金棒材组织均由α相和β相组成，，，，，α相在β相中匀称漫衍，，，，，无显着分层、团圆征象。。。。。比照棒材头部和尾部差别部位的微观组织，，，，，无显着区别，，，，，说明棒材整体的组织匀称性优异。。。。。

图4为TC18钛合金棒材头部、尾部差别部位的SEM照片。。。。。由图4可知，，，，，TC18钛合金棒材的微观组织主要由近等轴的初生α相、细针状的次生α相以及漫衍在α相之间的β基体组成，，，，，组织漫衍匀称，，，，，无显着团圆、分层征象。。。。。

为比照TC18钛合金棒材差别部位的微观组织，，，，，使用ImageJ软件对差别部位初生α相的平均晶粒尺寸举行统计，，，，，效果如图5所示。。。。。由图5可知，，，，，TC18钛合金棒材头与尾的边部、R/2和心部初生α相的晶粒尺寸较为靠近，，，，，最大为4.12?m，，，，，最小为3.94?m，，，，，极差仅为0.18?m，，，，，说明棒材整体的组织匀称性优异。。。。。

通过ImageJ软件对棒材差别部位初生α相、次生α和β相的体积分数举行统计，，，，，效果如图6所示。。。。。由图6可以看出，，，，，TC18钛合金棒材头部和尾部的物相漫衍靠近，，，，，极差不凌驾3%。。。。。比照边部、R/2和心部的物相体积分数，，，，，初生α相、次生α相和β相的含量相近，，，，，无显着区别，，，，，棒材整体的组织匀称性优异。。。。。

2.3棒材力学性能

对TC18钛合金棒材头部与尾部的边部、R/2、心部区域的室温拉伸性能、攻击性能以及断裂韧性举行测试，，，，，比照差别部位的力学性能，，，，，进而对棒材整体的性能稳固性举行剖析。。。。。图7为TC18钛合金棒材的室温拉伸测试效果。。。。。由图7可见，，，，，棒材差别部位的室温拉伸性能较为靠近，，，，，抗拉强度最大为1115MPa，，，，，最小为1104MPa，，，，，极差为11MPa；；；；；；屈服强度最大为1057MPa，，，，，最小为1047MPa，，，，，极差为10MPa；；；；；；延伸率最大为13%，，，，，最小为11%，，，，，极差为2%；；；；；；断面缩短率最大为32%，，，，，最小为26%，，，，，极差为6%，，，，，棒材整体的性能稳固性较好。。。。。

图8为TC18钛合金棒材差别部位的攻击韧性和断裂韧性测试效果。。。。。由图8可知，，，，，棒材头部和尾部的差别区域韧性测试效果相近，，，，，攻击吸收能量（KU2）的规模为35.7~40.9J/cm²，，，，，头部与尾部误差仅为5.2J/cm²，，，，，断裂韧性值（KIC）的规模为63.3~67.5MPa·m^1/2，，，，，头部与尾部误差仅为4.2MPa·m1/2，，，，，棒材整体的性能稳固性较好。。。。。

3、结论

(1)TC18钛合金铸锭差别部位的因素匀称性优异，，，，，各主元素极差控制在0.1%以内。。。。。

(2)φ500mm超大规格TC18钛合金棒材头、尾的低倍组织匀称一致，，，，，差别部位的微观组织无显着差别，，，，，说明棒材整体组织匀称性优异。。。。。

(3)φ500mm超大规格TC18钛合金棒材差别部位的力学性能靠近，，，，，无显着差别，，，，，性能稳固性较好。。。。。

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