钛及钛合金因其自身优异性能，，，，，，，被普遍应用在海洋工程、石油工程、航空工程等众多领域中[1-2]，，，，，，，在海洋勘探、石油运输、航天飞机承重件以及发念头结构件等器件中均有大宗的使用[3-4]。。。。。。。当钛合金的组织结构差别时，，，，，，，其体现出的力学性能体现差别。。。。。。。依据组织的差别，，，，，，，可将钛合金分为3类，，，，，，，划分是α型、β型以及α+β型。。。。。。。TC11钛合金作为一种十分典范的α+β型钛合金，，，，，，，具有优良的力学性能，，，，，，，较高的抗拉强度、疲劳强度，，，，，，，同时具备无磁性、低密度、低热膨胀系数等特点，，，，，，，在军工、航空等领域有普遍应用[5-6]。。。。。。。

内外学者对TC11钛合金的研究多元化，，，，，，，也不乏关于其高温力学性能的研究。。。。。。。吕学春等[7]对TC11钛合金在高温下的变形行为举行研究，，，，，，，发明随着应变速率降低以及变形温度升高，，，，，，，合金的流动应力降低，，，，，，，并绘制了热加工图。。。。。。。邵博等[8]研究了TC11钛合金高温长期异常断裂的缘故原由，，，，，，，发明是引入的Cl、Mg、Na等元素导致试样爆发断裂。。。。。。。沈建成等[9]研究了温度对TC11钛合金摩擦磨损行为的影响，，，，，，，剖析了差别温度下合金的摩擦系数稳固性以及磨损量，，，，，，，并对磨损机理举行了研究。。。。。。。虽然，，，，，，，现在已有部分学者对TC11钛合金的高温性能举行研究，，，，，，，但大都以高温热加工、失效剖析以及摩擦性能为主，，，，，，，而在现实工程应用中，，，，，，，钛合金被普遍应用于航空、航天、能源等高温情形下，，，，，，，通过研究钛合金在高温下的拉伸行为，，，，，，，可以推动其在高温情形下的应用扩展，，，，，，，知足差别领域对证料强度、耐高温性等性能要求的需求。。。。。。。别的，，，，，，，高温下质料容易爆发蠕变、塑性失效等问题，，，，，，，关于一些要害结构和装备来说，，，，，，，这可能是灾难性的。。。。。。。现在关于钛合金在高温下的拉伸行为的明确还相对有限。。。。。。。研究钛合金在高温下的拉伸性能，，，，，，，有助于优化钛合金的组织结构和热处置惩罚工艺，，，，，，，提高其高温下的强度与塑性等性能。。。。。。。因此，，，，，，，研究钛合金在高温下的拉伸行为具有较高的前沿性，，，，，，，可以填补相关研究的空缺，，，，，，，推动相关领域的生长。。。。。。。本文通过改变变形温度，，，，，，，研究合金在差别温度下的力学性能以及微观组织转变纪律，，，，，，，为相关领域的质料选择、工艺优化和装备设计提供依据，，，，，，，提高质料的可靠性和清静性。。。。。。。

1、试验质料与要领

试验质料为TC11钛合金棒材，，，，，，，规格为准130mm。。。。。。。合金的相转变温度依据GB/T23605—2020《钛合金转变温度β测定要领》举行检测，，，，，，，测得相转变温度为997℃。。。。。。。合金的详细化学因素（质量分数，，，，，，，%）为6.65Al、3.15Mo、1.52Zr、0.302Si、0.194Fe，，，，，，，Ti余量。。。。。。。

将TC11钛合金棒材切割加工并举行取样检测，，，，，，，高温拉伸试样尺寸如图1所示。。。。。。。合金的高温拉伸性能测试详细办法为：将加工完成的试样装入高温拉伸试验装备内举行升温，，，，，，，将温度划分升到350、400、450、500、550℃后，，，，，，，再保温15min，，，，，，，稳固拉伸温度，，，，，，，随后举行高温拉伸试验，，，，，，，为坚持试验一致性，，，，，，，牢靠拉伸速率为0.1mm/s。。。。。。。待拉伸测试完成后，，，，，，，连忙将拉伸试样放入水中冷却，，，，，，，随后从断口处切割长约6mm的试样，，，，，，，并使用砂纸沿轴向对其打磨至中心区域，，，，，，，以视察拉伸试样微观组织形貌。。。。。。。使用型号为QUANTA的光学显微镜视察合金的金相组织，，，，，，，接纳荷兰EmpyreanX射线衍射仪举行物相检测剖析，，，，，，，扫描角度为20°～80°。。。。。。。高温拉伸性能测试使用型号为GNT100的万能试验机举行，，，，，，，使用ZEISS型扫描电镜获取高温拉伸试样的断口微观形貌。。。。。。。

2、试验效果与剖析

2.1原始锻态组织

TC11钛合金棒材原始锻态微观组织与XRD图谱如图2所示。。。。。。。由图2（a）可知，，，，，，，发明棒材锻态的微观组织主要由大宗的初生α相（αp）以及一定命目的β转变组织（βT）两者配合组成，，，，，，，该组织为典范的双态组织。。。。。。。其中初生α相形貌以多边形和等轴状为主，，，，，，，β转变组织由剩余β相和细针状的次生α相（αs）组成，，，，，，，其中次生α相是棒材在塑性变形后经室温冷却所形成的，，，，，，，与母体β相之间保存Burgers位向关系[10]。。。。。。。凭证GJB2218—2008《航空用钛及钛合金棒材和锻坯规范》的中评级标准，，，，，，，该金相组织评为2级，，，，，，，说明该组织匀称性优异。。。。。。。图2（b）为棒材原始锻态的XRD衍射图谱。。。。。。。由于TC11钛合金的名义因素为Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si，，，，，，，该合金中的β稳固元素含量较低，，，，，，，在两相区铸造后举行室温冷却，，，，，，，相比与水冷，，，，，，，其过冷度较低，，，，，，，组织中不会形成六方马氏体α'相，，，，，，，故可以判断XRD中的衍射峰为α相和β相。。。。。。。而具有斜方结构的马氏体α"相为α'相的一种过渡相，，，，，，，其衍射峰通常在XRD图谱中的30°～37°和60°～67°内，，，，，，，而图2（b）中未见显着衍射峰，，，，，，，说明TC11钛合金棒材锻态组织中没有显着的α"相。。。。。。。

2.2高温拉伸性能

TC11钛合金棒材的高温拉伸力学性能如图3所示。。。。。。。合金的强度（抗拉强度Rm与屈服强度Rp0.2）与塑性（断后伸长率A与断面缩短率Z）二者之间成反比例关系，，，，，，，即随着拉伸温度的升高，，，，，，，合金强度一直降低而塑性一直升高。。。。。。。比照发明，，，，，，，合金最大抗拉强度为733MPa，，，，，，，最大屈服强度为565MPa，，，，，，，此时的拉伸温度为350℃。。。。。。。而合金的最大断后伸长率为21%，，，，，，，最大断面缩短率为51%，，，，，，，此时的拉伸温度为550℃。。。。。。。浚？？？梢苑⒚鳎，，，，，合金在高温拉伸试验中，，，，，，，其强度总体较低，，，，，，，而塑性较高。。。。。。。这是由于当合金在举行高温拉伸时，，，，，，，温度升高会导致合金内部能量升高，，，，，，，使得原子震惊规模以及频率增大。。。。。。。在拉伸初始阶段，，，，，，，合金主要以弹性变形为主，，，，，，，并保存少量塑性变形。。。。。。。此历程中，，，，，，，合金内晶格在高温作用下，，，，，，，会一直地重新回到平衡位置，，，，，，，这与室温拉伸有所差别。。。。。。。同时，，，，，，，相比于室温拉伸，，，，，，，在高温拉伸历程中的组织越发容易爆发形变[11]，，，，，，，动态回复以及动态再结晶征象也越发容易爆发，，，，，，，进而增进组织的软化并减小位错密度，，，，，，，使得合金强度较低，，，，，，，而塑性较高。。。。。。。

低而塑性一直升高。。。。。。。比照发明，，，，，，，合金最大抗拉强度为733MPa，，，，，，，最大屈服强度为565MPa，，，，，，，此时的拉伸温度为350℃。。。。。。。而合金的最大断后伸长率为21%，，，，，，，最大断面缩短率为51%，，，，，，，此时的拉伸温度为550℃。。。。。。。浚？？？梢苑⒚鳎，，，，，合金在高温拉伸试验中，，，，，，，其强度总体较低，，，，，，，而塑性较高。。。。。。。这是由于当合金在举行高温拉伸时，，，，，，，温度升高会导致合金内部能量升高，，，，，，，使得原子震惊规模以及频率增大。。。。。。。在拉伸初始阶段，，，，，，，合金主要以弹性变形为主，，，，，，，并保存少量塑性变形。。。。。。。此历程中，，，，，，，合金内晶格在高温作用下，，，，，，，会一直地重新回到平衡位置，，，，，，，这与室温拉伸有所差别。。。。。。。同时，，，，，，，相比于室温拉伸，，，，，，，在高温拉伸历程中的组织越发容易爆发形变[11]，，，，，，，动态回复以及动态再结晶征象也越发容易爆发，，，，，，，进而增进组织的软化并减小位错密度，，，，，，，使得合金强度较低，，，，，，，而塑性较高。。。。。。。

当拉伸温度较低时（350～400℃），，，，，，，合金的组织保存一定的硬化效果，，，，，，，这是由于较低的拉伸温度会使晶粒在滑移时爆发一定命目的位错。。。。。。。当位错数目抵达一定值后会泛起位错纠缠以及位错塞积，，，，，，，这会提高组织能够遭受的最大应力值，，，，，，，导致强度较高。。。。。。。当拉伸温度升高到450℃，，，，，，，爆发动态再结晶且降低了晶界强度，，，，，，，位错密度在再结晶作用下会有所降低，，，，，，，导致硬化效果镌汰；；；；；；；；而晶界强度的降低会有用降低晶界位置因晶界滑动所爆发的应力集中，，，，，，，增进合金的变形行为，，，，，，，进而提高塑性、降低强度。。。。。。。当拉伸温度进一步升高到500℃，，，，，，，较高的温度会增进晶界滑移，，，，，，，且降低位错在滑移历程中爆发的临界分切应力。。。。。。。别的，，，，，，，较高的温度也会增添组织中α相的消融度，，，，，，，由于组织中α相的消融序次与α相的析出序次相反，，，，，，，首先消融的是最薄最小的αs相，，，，，，，其次是较厚较大的α相尺寸逐渐减小！！！。。。，，，，，最后消逝完全，，，，，，，以是随温度升高，，，，，，，最先爆发消融的为细小的αs相，，，，，，，而αs相对强度会起到强化效果，，，，，，，故αs相的消融会导致强度降低[12]。。。。。。。当拉伸温度升至550℃后，，，，，，，除αs相爆发消融外，，，，，，，初生α相也爆发部分消融，，，，，，，其中多边形的初生α相爆发等轴化，，，，，，，导致等轴初生α相数目增添，，，，，，，长度缩短。。。。。。。在举行变形时，，，，，，，晶界更容易爆发滑动，，，，，，，同时α→β相的转变，，，，，，，会增添β相的含量。。。。。。。由于体心立方结构的β相具有较多的滑移系，，，，，，，在变形时更易爆发滑移[13]，，，，，，，导致合金塑性较大，，，，，，，强度较低。。。。。。。

2.3微观组织

图4为差别温度拉伸后TC11钛合金棒材断口周围的微观组织。。。。。。。由图4可知，，，，，，，当拉伸温度为350℃时，，，，，，，与原始锻态组织相比，，，，，，，高温拉伸断口位置组织中初生α相晶粒的尺寸显着粗化，，，，，，，初生α相形貌主要为粗大长条状形貌，，，，，，，仅有少量等轴状形貌。。。。。。。当拉伸温度升至400℃时，，，，，，，组织中除了长条状初生α相外，，，，，，，细小的等轴状α相含量略有增添，，，，，，，说明合金在高温拉伸历程中，，，，，，，部分区域爆发了动态再结晶征象，，，，，，，但并不显着。。。。。。。当温度继续升高到450℃时，，，，，，，此合金在较高的温度下爆发变形，，，，，，，且具有较长的变形时间，，，，，，，动态再结晶征象较为显着，，，，，，，等轴状α相较多，，，，，，，且匀称漫衍。。。。。。。当温度升至500℃，，，，，，，组织中初生α相等轴化水平进一步增添。。。。。。。当温度升到550℃后，，，，，，，较高的温度会进一步增进爆发断裂的α相最先长大，，，，，，，即动态再结晶以及等轴化征象越发显着。。。。。。。

图4（f）为拉伸温度升高历程中的组织演变机理图。。。。。。。浚？？？煽闯觯，，，，，当拉伸温度较低时，，，，，，，较低的温度让原子难以爆发充分扩散，，，，，，，组织中位错未能充分地被抵消，，，，，，，位错密度逐渐增添。。。。。。。同时，，，，，，，再结晶未能充分爆发，，，，，，，虽然组织中再结晶形核的位置较多，，，，，，，但由于温度较低，，，，，，，晶粒没有足够的能量爆发生长，，，，，，，此时动态回复为主要软化机制[14]。。。。。。。而较高的拉伸温度有利于动态再结晶软化机制，，，，，，，这是由于温度较高时，，，，，，，较高的温度使合金有足够的能量爆发动态再结晶，，，，，，，而动态再结晶的水平与拉伸温度成正比，，，，，，，与合金的热变形抗力与成反比。。。。。。。同时，，，，，，，在断口位置的βT中还泛起了一定命目的层片状α相，，，，，，，这是在高温拉伸历程中，，，，，，，有部分α相会转变为β相，，，，，，，在空冷历程中β相爆发马氏体相变所致。。。。。。。

2.4物相剖析

图5为差别温度拉伸后TC11钛合金棒材断口周围组织的XRD图谱。。。。。。。浚？？？煽闯觯，，，，，差别拉伸温度下，，，，，，，合金断口周围组织的衍射峰总体相似，，，，，，，其衍射峰均由α相的特征峰组成，，，，，，，并未泛起α'相、α"相以及β相特征峰。。。。。。。进一步视察发明，，，，，，，当拉伸温度差别时，，，，，，，最显著的区别为衍射峰强度有一定的转变。。。。。。。拉伸温度的改变会使组织中晶界的数目和漫衍爆发转变。。。。。。。当晶界增多时，，，，，，，晶界会散射来自X射线入射的波到更多的偏向上，，，，，，，使得在衍射实验中检测到的衍射峰强度削弱[15-16]；；；；；；；；晶界的增多会增添晶体中散射中心的数目，，，，，，，导致衍射图案越发弥散，，，，，，，峰的强度削弱。。。。。。。相反，，，，，，，当晶界镌汰时，，，，，，，晶界散射的数目镌汰，，，，，，，晶体的内部结构越发有序，，，，，，，在衍射实验中，，，，，，，导致在特定偏向上爆发更多的构型干预，，，，，，，增强衍射峰的强度；；；；；；；；晶体中的散射中心镌汰，，，，，，，使得衍射图案中的峰变得越发尖锐和强烈。。。。。。。另外，，，，，，，差别的拉伸温度会使晶格常数爆发改变，，，，，，，从而影响晶体的衍射行为[17]。。。。。。。由于晶体中的衍射图案是由晶格周期性结构爆发的，，，，，，，晶格常数爆发转变会改变晶体中原子间距和晶体结构，，，，，，，从而影响衍射图案中衍射峰的位置和强度。。。。。。。

2.5拉伸断口微观形貌

图6为差别温度拉伸后TC11钛合金棒材断口的微观形貌。。。。。。。发明断口形貌均由大宗的韧窝组成，，，，，，，其在断口中匀称漫衍，，，，，，，相比于古板室温拉伸断口，，，，，，，最主要的区别为断口中韧窝数目更多。。。。。。。这主要是由于在高温条件下，，，，，，，合金的塑性增添，，，，，，，合金的变形能力增添，，，，，，，更容易爆发塑性变形，，，，，，，形成更多的韧窝[18]。。。。。。。另外，，，，，，，在高温条件下，，，，，，，合金的断裂机制通常是塑性变形下的晶粒唬；；；；；；坪途Ы缁疲，，，，，从而形成更多韧窝[19-20]，，，，，，，而室温条件下，，，，，，，合金的断裂形式通常是脆性断裂。。。。。。。

同时发明，，，，，，，在拉伸温度为350℃的断口中有少量的撕裂棱保存，，，，，，，这是由于此时温度较低，，，，，，，组织以粗大长条状α相为主，，，，，，，等轴状初生α相含量少，，，，，，，加上大宗细小次生α相的配相助用，，，，，，，在拉伸变形历程中，，，，，，，应力在一些局部区域集中，，，，，，，爆发应力集中。。。。。。。在应力集中的地方，，，，，，，晶界会遭受较高的剪切应力，，，，，，，容易爆发剪切变形。。。。。。。当应力凌驾晶界的剪切强度时，，，，，，，晶界爆发剪切，，，，，，，从而形成撕裂棱。。。。。。。

3、结论

（1）随拉伸温度升高，，，，，，，合金的强度一直降低，，，，，，，塑性升高。。。。。。。合金在350℃举行拉伸时，，，，，，，其强度抵达最大值，，，，，，，此时抗拉强度为733MPa、屈服强度为565MPa。。。。。。。合金在550℃举行拉伸时，，，，，，，其塑性抵达最大值，，，，，，，断后伸长率为21%、断面缩短率为51%。。。。。。。

（2）与原始锻态组织相比，，，，，，，高温拉伸断口位置的初生α相晶粒显着粗化，，，，，，，随拉伸温度升高，，，，，，，组织仍以长条状初生α相为主，，，，，，，但细小的等轴状α相含量增添。。。。。。。

（3）经差别温度拉伸断裂后，，，，，，，断口处组织的衍射峰总体相似，，，，，，，并未泛起新的衍射峰。。。。。。。高温拉伸断口形貌均由大宗的韧窝组成，，，，，，，韧窝在断口中匀称漫衍。。。。。。。

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（注，，，，，，，原文问题：TC11钛合金的高温拉伸组织与性能研究）

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