钛铌合金多为β 型钛合金，，，，，，，普遍使用的钛铌合金主要有Ti45Nb 及Nb47Ti。。。。。。由于加入较多铌元素，，，，，，，其晶体结构由密排六方结构转变为体心立方结构，，，，，，，因此与其它钛合金相比，，，，，，，具有一些优良的特征。。。。。。例如优异的加工塑性、低温超导性能，，，，，，，其次具有热膨胀小、弹性模量低、成形性好等特点，，，，，，，这些特征使其应用于航空航天领域及超导行业。。。。。。现在，，，，，，，Ti45Nb 合金作为飞机铆钉质料应用已经很是普遍，，，，，，，该合金与其他合金复合，，，，，，，制成的双金属铆钉已在空客和波音飞机上大宗应用。。。。。。Nb47Ti 合金主要用于制备超导线质料。。。。。。

由于钛铌合金的铌含量较多，，，，，，，铌与钛的熔点及密度均保存较大的差别，，，，，，，在熔炼历程中容易泛起铌不熔块及富钛斑等冶金缺陷。。。。。。富钛斑主要是由于钛在液态铌和固态铌中的消融度差别，，，，，，，在凝固历程中钛元素一直被排在熔池中形成相对高浓度区，，，，，，，随着熔炼的举行熔池一直的升高，，，，，，，导致铸锭中心部位及中上部位钛含量偏高，，，，，，，凝固后形成显着的富钛区。。。。。。这些富钛偏析冶金缺陷在熔炼历程中不可阻止，，，，，，，在后期加工历程中若是不可很好的消除，，，，，，，遗留在制品当中，，，，，，，将会形成产品质量问题。。。。。。由于钛铌合金中富钛斑的形成相似，，，，，，，故本文以Ti45Nb 为代表，，，，，，，研究了铸造加工及热处置惩罚历程对富钛斑的改善效果。。。。。。

1 、试验质料及要领

1.1 坯料制备

试验所用的Ti45Nb 坯锭由宁夏德运创润钛业有限公司内部生产，，，，，，，坯料接纳粒度为0.83~25.4 mm的1 级海绵钛与铌元素经由混布料，，，，，，，压制电极块，，，，，，，组合焊接制备电极，，，，，，，最后经3 次真空自耗电弧炉熔炼，，，，，，，制备规格为Φ600 mm×2 400 mm 铸锭，，，，，，，铸锭化学因素见表1。。。。。。熔炼铸锭经由探伤磨练，，，，，，，包管内部无疏孔、缩孔、偏析、夹杂等缺陷。。。。。。在铸锭端面取金相举行剖析，，，，，，，可以看出铸锭铸态组织中枝状晶沿径向漫衍，，，，，，，晶粒粗大，，，，，，，具有一样平常铸锭组织的形态，，，，，，，见图1。。。。。。

1.2 试验计划及检测

铸造试验在16MN 快锻机上举行，，，，，，，接纳平砧举行铸造，，，，，，，铸造模具预热至350~400 ℃。。。。。。浚？？？？？髦旖幽勺匀黄尤，，，，，，，接纳防氧化玻璃粉举行；；；；；；；，，，，，，，加热温度1 150 ℃。。。。。。中心铸造接纳电阻炉举行加热，，，，，，，加热温度900~1 100 ℃。。。。。。制品铸造加热至800~900 ℃，，，，，，，所有终锻温度控制在700 ℃以上。。。。。。出炉转料时间控制在30 s 内，，，，，，，避免热量损失。。。。。。铸造棒材规格为Φ100~200 mm，，，，，，，铸造比控制在7 左右。。。。。。

检测试样沿棒材端部100mm处切取，，，，，，，接纳氢氟酸和硝酸的混淆液举行侵蚀制备金相样。。。。。。接纳Leica MM-6 金相显微镜视察质料的显微组织。。。。。。接纳SEM 对侵蚀样品外貌形貌举行视察。。。。。。接纳EDS 对样品微区的化学因素举行检测。。。。。。

2、 试验效果及剖析

2.1 铸造加工对组织的影响

开坯铸造通常具有高温大变形的特点，，，，，，，开坯之后，，，，，，，显微组织显示铸态组织获得有用的破碎，，，，，，，枝状晶消逝，，，，，，，如图2 所示。。。。。。从金相可以看出晶界和晶内保存显着的玄色黑点，，，，，，，且数目较多。。。。。。为了弄清晰这些黑斑爆发气理，，，，，，，对这些黑点举行了进一步的剖析，，，，，，，接纳SEM 与EDS 对侵蚀后的试样举行形貌及微区化学因素剖析，，，，，，，剖析批注，，，，，，，外貌上保存较多的孔洞，，，，，，，这些 孔洞在晶界和晶内都有漫衍，，，，，，，其与金相照片上的玄色黑点相对应，，，，，，，如图3-1，，，，，，，图3-3 所示。。。。。。

对这些孔洞及周边部位做进一步的微区化学因素剖析，，，，，，，发明周边非孔洞区域的钛铌比例切合要求，，，，，，，而孔洞区域的钛含量偏高，，，，，，，铌的含量偏低，，，，，，，钛铌比例偏大，，，，，，，如图3-2，，，，，，，图3-4 所示。。。。。。能判断这些孔洞就是富钛区域，，，，，，，将它称之为富钛斑。。。。。。由于铌较钛耐侵蚀，，，，，，，经由侵蚀剂侵蚀后外貌形成孔洞。。。。。。这些富钛斑是由铸锭中的富钛区域经破碎后形成的。。。。。。可是孔洞线度 小，，，，，，，漫衍疏散，，，，，，，说明高温大变形的开坯铸造可以减小和疏散铸态的富钛区域，，，，，，，对组织偏析有改善作用。。。。。。

坯料经由两次的镦拔铸造后拔长至制品，，，，，，，加工率为70%，，，，，，，对棒材制品举行取样剖析。。。。。。侵蚀后的金相见图4，，，，，，，此时的晶界较为显着，，，，，，，并保存较多的亚晶界，，，，，，，部分区域晶界粗化，，，，，，，晶内黑斑相比镌汰许多。。。。。。对试样进一步的通过SEM 和EDS 举行剖析，，，，，，，见图5-1，，，，，，，图5-3 从电镜照片来看晶内孔洞在数目和标准上均已减小，，，，，，，批注多次铸造对富钛斑有破碎消除作用。。。。。。

而大大都的孔洞漫衍在晶界上，，，，，，，某些孔洞呈条状漫衍于晶界，，，，，，，这说明经由铸造晶粒变小再结晶时，，，，，，，富钛斑有向晶界搜集的倾向。。。。。。通过能谱剖析，，，，，，，见图5-2，，，，，，，图5-4 孔洞处的钛铌含量比例偏小，，，，，，，晶内钛铌含量切合要求，，，，，，，孔洞处钛铌比例与镦拔铸造前的坯料相比，，，，，，，比例要略大一些，，，，，，，说明富钛斑整体有所改善，，，，，，，不但数目镌汰、并且因素差别也在缩小，，，，，，，这就说明晰，，，，，，，多次铸造可以对冶金偏析形成的富钛斑具有有用的改善作用。。。。。。并且经由铸造后晶内的富钛斑面积大大镌汰，，，，，，，大都群集在晶界上或晶界周围。。。。。。

2.2 匀称化热处置惩罚对组织的影响

棒材接纳匀称化热处置惩罚，，，，，，，目的是使用原子的热扩散消除这些富钛偏析。。。。。。试验接纳两种热处置惩罚温度，，，，，，，划分为1100℃与1250℃，，，，，，，通过这种崎岖温热处置惩罚来研究热处置惩罚温度对富钛斑的削弱及消除效果。。。。。。两种热处置惩罚工艺的保温时间均为12 h，，，，，，，整个历程接纳气体；；；；；；；ぁ。。。。。

匀称化热处置惩罚后棒材的金相组织如图6 所示。。。。。。

从图中可以看出，，，，，，，相比热处置惩罚前，，，，，，，处置惩罚后的黑斑显着减小且镌汰。。。。。。温度较高的1 250 ℃退火工艺导致晶粒长大较为显着，，，，，，，同时黑斑也较1100 ℃的要少一些。。。。。。通过对1100℃的样品举行SEM 及XPS 剖析，，，，，，，从SEM 电镜的照片上来看，，，，，，，孔洞数目镌汰，，，，，，，部分孔洞已经很浅，，，，，，，这批注相比退火之前，，，，，，，富钛斑显着镌汰，，，，，，，见图7-1，，，，，，，图7-3。。。。。。团结能谱进一步剖析孔洞内微 区化学因素及正常区域化学因素，，，，，，，见图7-2，，，，，，，图7-4。。。。。。

由能谱可以看出孔洞里的钛铌比例仍较标准值偏低，，，，，，，可是与未退火之前相比有所增大，，，，，，，批注退火加速了原子的扩散，，，，，，，使区域组织趋于匀称化，，，，，，，而正常区域钛铌比例切合要求。。。。。。

当匀称化热处置惩罚温度提升至1 250 ℃时，，，，，，，SEM照片显示，，，，，，，富钛斑险些所有消逝，，，，，，，仅有很浅的孔洞遗留在外貌上，，，，，，，见图8-1，，，，，，，图8-3。。。。。。用能谱进一步剖析其晶界和晶内的因素漫衍情形，，，，，，，见图8-2，，，，，，，图8-4。。。。。。发明晶界和晶内的因素基本一致，，，，，，，并且钛铌含量的比例也切合标准值要求。。。。。。与1100 ℃热处置惩罚效果相比，，，，，，，富钛斑有了显著的改变，，，，，，，所有消逝。。。。。。这就说明温度较高时匀称化热处置惩罚对组织匀称有很大的改善作用。。。。。。

当匀称化热处置惩罚温度提升至1 250 ℃时，，，，，，，SEM照片显示，，，，，，，富钛斑险些所有消逝，，，，，，，仅有很浅的孔洞遗留在外貌上，，，，，，，见图8-1，，，，，，，图8-3。。。。。。用能谱进一步剖析其晶界和晶内的因素漫衍情形，，，，，，，见图8-2，，，，，，，图8-4。。。。。。发明晶界和晶内的因素基本一致，，，，，，，并且钛铌含量的比例也切合标准值要求。。。。。。与1100℃热处置惩罚效果相比，，，，，，，富钛斑有了显著的改变，，，，，，，所有消逝。。。。。。这就说明温度较高时匀称化热处置惩罚对组织匀称有很大的改善作用。。。。。。

3、 结论

1）通过研究发明，，，，，，，铸造对冶金偏析所形成的富钛斑有破碎和改善的作用，，，，，，，随着开坯铸造及后续铸造的举行，，，，，，，富钛斑由大到小，，，，，，，由多到少，，，，，，，并且富钛斑中钛铌含量比率一直增大，，，，，，，有匀称化的趋势。。。。。。

2）铸造之后的匀称化热处置惩罚对富钛斑有很是显着的弱化作用，，，，，，，其中热处置惩罚温度为敏感性因素，，，，，，，当接纳1 250 ℃退火12 h 后，，，，，，，棒材组织中的富钛斑基本消逝。。。。。。

参考文献

[1] 张喜燕，，，，，，，赵永庆，，，，，，，白晨光.钛合金及应用[M].北京：化学工业出书社，，，，，，，2004.

[2] 莫畏.钛[M].北京：冶金工业出书社，，，，，，，2008.[3] 张利军，，，，，，，王幸运，，，，，，，郭启义，，，，，，，等.钛合金质料在我国航空紧固件中的应用[J].成型手艺研究，，，，，，，2013(16)：129-133.

[4] 日本钛协会.钛质料及应用[M].周连在，，，，，，，译.北京：冶金工业出书社，，，，，，，2008.

[5] 梁芳慧，，，，，，，周廉.钛和钛合金生物活化研究现[J].有数金属质料与工程，，，，，，，2003，，，，，，，32(4)：241-244.

[6] 肖纪美.质料的应用与生长[M].宇航出书社，，，，，，，1988：12.