鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、熱強(qiáng)性好等優(yōu)點(diǎn)在航空、航天、艦船等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著破損-安全設(shè)計(jì)概念和損傷容限設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的建立，航空器選材判據(jù)發(fā)生了變化，從而明顯地影響了鈦合金的發(fā)展方向和促進(jìn)了一些呈現(xiàn)高斷裂韌性、低裂紋擴(kuò)展速率的高損傷容限鈦合金的發(fā)展。斷裂韌性和其他力學(xué)性能一樣，是在一定的外力條件下由材料的組織結(jié)構(gòu)所決定的宏觀力學(xué)特性。因此，它必然和材料組織結(jié)構(gòu)、斷裂機(jī)制、斷口上所留下的微觀參量等之間有著密切的聯(lián)系。研究和探索這種聯(lián)系，不僅對(duì)材料的成分和組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，而且對(duì)相關(guān)的熱加工工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)工程結(jié)構(gòu)的失效分析和可靠性評(píng)估等均具有十分重要的意義。正是根據(jù)這一發(fā)展要求，我國(guó)于十一五期間立項(xiàng)研制了新型的中強(qiáng)高損傷容限型鈦合金TC4-DT，其強(qiáng)度級(jí)別在900MPa以上，該合金具有高韌性、高的斷裂韌性和抗疲勞裂紋擴(kuò)展的性能以及優(yōu)良的焊接性能，與國(guó)外牌號(hào)Ti-6AL-4VELI相當(dāng)。就提高損傷容限性能方法而言，國(guó)內(nèi)外通常采用兩種途徑。一是降低間隙元素O、N、H的含量，二是采用β處理方法。TC4-DT鈦合金便是在TC4的基礎(chǔ)上通過(guò)降低雜質(zhì)元素的含量來(lái)達(dá)到這一性能要求的。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)在不同溫度對(duì)TC4-DT進(jìn)行等溫壓縮變形，研究了熱變形溫度對(duì)TC4-DT鈦合金斷裂韌性的影響規(guī)律。

　　原材料是由宏遠(yuǎn)航空鍛造廠提供的TC4-DT鈦合金熱軋棒材，其主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：6.23Al，4.30V，0.25Fe，0.05C，0.03N，0.0125H，0.13O，其余為T(mén)i。采用金相法測(cè)得的相變點(diǎn)為(975±5)℃。實(shí)驗(yàn)用鍛坯尺寸為40mm×40mm×66mm。等溫壓縮試驗(yàn)在6300kN的四柱液壓機(jī)上進(jìn)行。變形溫度分別選取945、960、995和1010℃。實(shí)驗(yàn)時(shí)先將試樣和模具分別加熱到預(yù)定溫度。模具采用梯度加熱的方式并分別保溫1～2h。拉伸試樣加熱到預(yù)定溫度時(shí)保溫12min，斷裂韌性試樣加熱到預(yù)定溫度后保溫32min。試樣加熱都在電阻爐中進(jìn)行，溫差控制在±5℃。應(yīng)變速率統(tǒng)一采用1×10-3s-1，變形量為60%。變形后采用普通退火處理(800℃×1h、空冷)。

　　在兩相區(qū)等溫壓縮變形得到等軸組織，隨著溫度的升高，β轉(zhuǎn)變組織增多；單相區(qū)變形得到片層組織，溫度越高，變形越不均勻。退火后有點(diǎn)狀析出物出現(xiàn)，且隨著溫度升高而增多，分布也更加彌散。斷裂韌性隨著等溫變形溫度的升高而增加，片層組織的斷裂韌性高于等軸組織的斷裂韌性。四種溫度的斷口均為等軸韌窩型延性斷裂，隨著變形溫度的升高，斷面粗糙度增加，韌窩直徑和深度逐漸下降，在片層組織中發(fā)現(xiàn)了二次裂紋。斷面粗糙度的增加和二次裂紋都會(huì)使裂紋擴(kuò)展的曲折程度增加，從而需更多的能量對(duì)金屬的體積塑性變形做功，斷裂韌性就隨之增加。