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鈦合金由于具有低密度、高比強、耐高溫、抗腐蝕及無磁性等優異的綜合性能，使其成為當代航空航天領域最具前途的金屬結構材料之一。隨著鈦合金的大量應用，其冶金質量問題也日益引起業界人士的廣泛關注，于是鈦合金的冶金質量顯得越來越重要。

目前工業鈦合金80%以上以變形鈦合金使用，如鍛件、鍛棒及軋制型材等形式。鍛造變形是保證鈦合金材料獲得理想組織與性能的最主要手段，但是不正確的鍛造工藝往往會使鈦合金產品出現一些不理想的組織和冶金缺陷，從而惡化其力學性能，給鈦合金產品的正常使用造成潛在危害，同時給生產及使用廠家造成大量浪費，故研究分析各種鈦合金鍛造缺陷的形成機理，并采取有效預防措施具有十分重要的價值。

某批次T C17鈦合金模鍛件進行顯微組織觀察時，發現其網籃組織中存在一定的大塊狀α相（俗稱粗大α塊）見圖3。該TC17鈦合金模鍛件是采用亞β鍛造工藝生產的（相變點上40℃加熱模鍛，鍛后空冷），期望得到顯微組織是均勻一致的網籃組織。

這種粗大α塊又稱大白塊，與網籃組織中細小的正常α條相比，在形態上表現為粗大、不均勻，由晶界向晶內生長，很少出現交錯現象，其晶界面比較粗糙，凹凸不平，而正常α條的晶界面比較平滑。研究證明，這種粗大α塊的顯微硬度要比正常α條低約l0%，致使合金塑性與熱穩定性能下降，影響了鍛件質量，所以必須防止在鈦合金中出現這種不均勻組織。鈦合金在熔煉凝固過程中，由于各類合金元素的平衡分配系數≠1，致使后凝固的晶界處有α穩定元素富集與偏析，所以在其富集處α相首先析出，并沿晶界向晶內生長，從而形成了粗大α塊，微區成分偏析是產生這種不均勻組織的根本原因。

微區成分結晶偏析是由于平衡分配系數k0>1或k0<1造成的，合金先后結晶區域溶質濃度不同形成的偏析屬于正常偏析，這種偏析很難完全避免，但可用適當措施加以控制。一方面通過改進優化鑄錠熔煉工藝參數加以控制，另一方面通過適當的鍛造工藝加以改善消除。鍛造工藝方面，首先在其鑄錠開坯鍛造時，采用適當的高溫均勻化處理，對于鑄錠柱狀組織區域的微觀晶內枝晶偏析通過均勻化退火或變形再結晶改善和消除；其次在合金坯料及成品模鍛過程中采用適當的鍛后冷卻方式加以控制，抑制其顯微組織中出現粗大α塊。上述TC17鈦合金鍛件在亞β模鍛后，采用空冷是其出現粗大α塊的誘因，鍛后冷卻速度慢，過冷度小，形核率低，因而α相有足夠時間長大形成粗大α塊。

亞β 鍛后采用快冷（水冷或油冷）可明顯減輕或抑制粗大α塊出現，加快冷卻速度、增加過冷度，可提高α相形核率，盡管局部區域存在合金元素偏聚，具備生長粗大α塊的條件，但α相還沒來得及長大與兼并，整個組織的相變過程已經結束了，控制冷速可以顯著改變析出α相形態與分布規律。鍛后水冷或油冷將鍛造產生的晶體缺陷（位錯、亞晶）和位錯密度增加的變形組織全部或部分固定到室溫，為隨后熱處理過程中再結晶增加了大量的結晶核心，在隨后熱處理時，β相的析出機制由空冷條件下的感生形核機制變為獨立形核方式，得到細小、混亂、交織的條狀初生α和次生α，這種組織可以顯著提高合金的綜合性能。