《热加工工艺》2013年6月第42卷第12期
TC4钛合金的显微组织及其抗冲击韧性
刘建强
(西安航空学院航空工程系, 陕西西安710077)
摘
要：对TC4钛合金采用不同的热处理工艺，获得了马氏体组织、粗大网篮组织、针状组织、魏氏组织、蠕虫状组
织和等轴状+块状双态组织的组织状态，采用夏比冲击试验，对其抗冲击韧性进行分析。结果表明：不同组织状态的TC4钛合金，其抗冲击韧性存在较大差异，原始态TC4钛合金为粗大的魏氏组织，抗冲击韧性很差，A kv2可达20J ；热处理后，等轴状+块状双态组织的冲击功最高，A kv2可达60J ，抗冲击韧性较好；马氏体组织、针状组织、粗大篮网状组织和魏氏组织的冲击功较低，A kv2可达40J ，抗冲击韧性较差；蠕虫状组织冲击功最低，A kv2约为30J ，抗冲击韧性最差。
关键词：TC4钛合金；热处理；显微组织；抗冲击韧性中图分类号：TG166.6
文献标识码：A
文章编号：1001-3814(2013)12-0063-04
Microstructure and Impact Toughness Resistance of TC4Titanium Alloy
LIU Jianqiang
(Departmentof Aeronautical Engineering, Xi'an Aeronautical University, Xi'an 710077, China)
Abstract ：TC4titanium alloy was treated by different technics of heat treatment. The microstructure stater of martensite, basketweave, acicular, widmanstatten and vermicular were obtained. The toughness of resistance impact was analyzed by Charpy impact test. The results show that the toughness of resistance impact of TC4alloy is different. The microstructure of original TC4alloy is widmanstatten, which the resistance impact toughness is bad, that A kv2is about 20J. After heat treatment, the toughness impact of duplex microstructure of equal axis shape and block is better, that A kv2is about 60J. The resistance impact toughness is martensite, needle, basketry and widmanstatten, that A kv2is about 40J, the resistance impact toughness of the microstructure of vermicular is worst, that A kv2is about 30J.
Key words ：TC4alloy; heat treatment; microstructure; resistance impact toughness
TC4钛合金不仅具有较高强度，且耐腐蚀性好，
并且其密度只有4.5g/mm3[1]，自重较轻，TC4钛合金占Ti 合金总产量的50%[2]，对其长时间的深入研究，其生产工艺成熟，被广泛应用于航空领域，但是由于TC4钛合金的抗冲击韧性差严重限制了其更广泛应用。至今，有关TC4钛合金的冲击韧性研究较少。
常温时TC4钛合金由α和β两相组成，可对其进行退火、固溶和时效方式的热处理[3]。消除应力退火是为了消除或减少残余应力；完全退火是为了获得好的韧性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性；固溶和时效处理是为了提高其强度。TC4钛合金不同的热处理工艺可以获得不同的相组成和显微组织，细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持
收稿日期:2012-12-14
作者简介:刘建强(1980-), 男, 陕西宝鸡人, 讲师, 硕士, 主要研究方向为
机械工程材料的力学性能; 电话:[1**********];
久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能[4]。对于TC4钛合金的力学性能，在普通退火状态下，片状组织的力学性能优于双态组织，但在高应力区，双态组织的力学性能优于片状组织；在固溶时效状态下，力学性能按双态、细等轴晶、细片状晶、粗等轴晶、粗片状依次降低[5]。所以，控制TC4钛合金的显微组织和晶粒尺寸对其材料性能具有重要的意义。鉴于此，通过对TC4钛合金的热处理工艺、显微组织和冲击韧性进行分析，以探讨显微组织对其抗冲击韧性的影响。
1实验材料与方法
实验材料TC4(Ti6Al4V)钛合金采用真空电弧炉
熔炼，化学成分为(质量分数，%)：5.9Al 、3.8V 、0.01C 、
0.04Fe 、0.09O 、0.01N ，余为Ti ，其相变温度为983℃。
热处理试验设备采用箱式电阻炉，将TC4钛合金按照实验方案所指定的工艺进行热处理，将完成热处理后的材料分别进行显微组织、冲击韧性分析。金相试样采用280#、600#、800#、1200#的砂纸依次打
E-mail:[email protected]
63
Hot Working Technology 2013, Vol.42,No.12
磨，进行抛光，酒精清洗后，对试样表面进行腐蚀，然后采用OLYMPUSGX51光学金相显微镜对显微组织进行观察。冲击试样尺寸为10mm ×10mm ×55mm ，V 型缺口，室温下进行夏比冲击试验，冲击试验设备采用PTM2000金属摆锤式冲击试验机，采用扫描电镜对断口形貌进行观察。
知，其微观组织为魏氏组织，且晶粒粗大，晶界存在连续的α相，室温夏比冲击功AKV 2为18J 。冲击试样断口形貌如图2所示，可知，其断口为脆性断口，断口微观形貌呈现准解理形貌特征；魏氏组织中存在大量片层状显微结构易导致形成脆弱面[6]，这是原始态魏氏组织TC4钛合金冲击韧性较差的主要原因。
2结果与讨论
原始态TC4钛合金的显微组织如图1所示。可
(a)宏观形貌
2.2热处理后显微组织分析
按照表1制定的工艺方案对TC4钛合金进行了热处理，分别得获得了马氏体组织、粗大网篮组
(b)微观形貌
2.1原始态显微组织及其抗冲击韧性
20μm 10μm
图1原始态TC4钛合金的显微组织图2原始态TC4钛合金的冲击试样断口形貌
Fig.1TC4titanium alloy microstructure of original
表1TC4钛合金不同热处理工艺及其显微组织和冲击功
Fig.2Fractograph of original impact specimen
晶粒尺寸有所改变。
在1#热处理工艺下，温度高于相变温度，温度降低时，发生共析转变，从β相中析出α相，冷却速度较快，析出α相转变较少，且组织粗大，形成了室温时的马氏体组织；在2#热处理工艺下，温度高于相变，冷却速度较慢，从β相中析出α相转变较为充分，形成网篮状组织；在3#热处理工艺下，温度高于相变温度，冷却速度较快，使β相处于过饱和状态，因而组织处于非稳定状态。在之后的退火处理中，从过饱和的β相中析出次生α' 相，由于采用水冷方式，所以冷却速度较快，析出相形成量较少，形成了针状组织，最后的时效过程中，晶界析出了α' 相，且成连续状分布于晶界，导致晶界组大；在4#热处理工艺下，组织没有明显改变，只不过是晶粒有所变小；在5#热处理工艺下，在退火处理过程中，从β相中析出次生α相，由于采用水冷方式，所以冷却速度较快，α相较为细小，在之后时效过程中，α相长大，形成了蠕虫状组织；在6#热处理工艺下，温度高于相变温度，在温度降低之后，使β相处于过饱和状态，组织处于非稳定状态，在之后的退火处理过程中，从过饱和的β相中析出次生α' 相，由于采用炉冷方式，所以冷却速度缓慢，析出相较大，形成(α+
Tab.1Microstructure and impact value of TC4alloy after
heat treatment
试样编号
热处理工艺
显微组织马氏体组织
冲击功
A kv2/J [1**********]2
1#2
#
1020℃×1h/WC
1020℃×1h/AC+930℃×2h/FC+550℃×6h/AC网篮组织
930℃×2h/AC
930℃×1h/AC+550℃×6h/AC
魏氏组织蠕虫状组织
3#1020℃×1h/AC+930℃×2h/WC+550℃×6h/AC针状组织4#5#
6#1020℃×1h/AC +930℃×1h/FC+550℃×6h/AC双态组织注：AC ：空冷、FC ：炉冷、WC ：水冷
织、针状组织、魏氏组织、蠕虫状组织和等轴状+块状双态组织的组织状态，如图3所示。当温度高于相变温度时，组织变为单一的β相，温度降低时，发生共析转变，从β相中析出α相，组织转变为α和
β两相，相的成分比例随冷却速度而变化。快速冷却
时，析出α相转变较少，且晶粒粗大，室温时β相处于过饱和状态；较慢速度冷却时，共析转变较充分，析出α相转变较多，再结晶转变充分，晶粒较细小；非常缓慢冷却时，析出α相转变更多，再结晶晶粒过度长大，晶粒粗大。低于相变温度的退火处理，一方面从β相中析出α相，组成相的相对量有所变化，改变其组织形态；另一方面，发生再结晶转变，使
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《热加工工艺》2013年6月第42卷第12期
(a)1#试样
(b)2#试样
(c)3#试样
100μm
(d)4#试样
(e)5#试样
100μm
(f)6#试样
100μm
100μm 100μm 100μm
图3不同热处理后的TC4钛合金显微组织
Fig.3Microstructure of TC4titanium alloys after heat treatments
β) 片状组织，最后的时效过程中，α相长大，形成了α等轴状组织。
2.3热处理后抗冲击韧性分析
对不同热处理工艺后的TC4钛合金材料进行了夏比冲击试验，结果见表1。结果表明，等轴状+块状的双态组织冲击功较高，抗冲击韧性较好；马氏体、针状和粗大篮网状的冲击功较低，抗冲击韧性较差；蠕虫状组织冲击功最低，抗冲击韧性最差。双态组织的抗冲击韧性优于其他形态的组织，这是因为，经高温固溶处理初生α相尺寸大大减小，减小了裂纹在初生α相中萌生的可能性，转变β得到了强化，抗拉错运动的能力有所增强，消除或减少晶界上析出的连续的α相，显著提高抗冲击韧性。
(a)1#试样
(b)2#试样
对不同热处理工艺后TC4钛合金材料的冲击试样断口宏观形貌进行了分析，其冲击断口宏观形貌如图4所示。可知，1#和2#试样断口形貌呈冰糖状，这是沿晶断裂[7]的典型特征，说明马氏体组织和粗大网篮组织的TC4钛合金属于脆性断裂；而3#、4#和5#试样断口则以放射区为主，纤维区较小，剪切唇[8]也较小，说明针状组织、魏氏组织和蠕虫状组织的TC4钛合金属于脆性断裂；6#试样断口同时存在纤维区、放射区和剪切唇，说明双态组织的脆性断裂倾向性降低。
对不同热处理工艺后TC4钛合金材料的冲击试样断口微观形貌进行分析，其冲击断口微观形貌如图5所示。可知，1#和2#试样断口形貌平坦且呈
(c)3#试样
(d)4#试样(e)5#试样(f)6#试样
图4冲击试样断口宏观形貌
Fig.4Macro-fractograph of impact specimens
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Hot Working Technology 2013, Vol.42,No.12
(a)1#试样
(b)2#试样
(c)3#试样
10μm
(d)4#试样
(e)5#试样
10μm
(f)6#试样
10μm
10μm 10μm 10μm
图5冲击试样断口微观形貌的SEM 图
Fig.5SEM images of impact specimens
现河流状花样，这是解理断裂[9]的典型特征，而3#、4#和5#试样断口则呈短而弯曲的撕裂棱，河流花样不明显，这是准解理型断裂[10]的典型特征。说明马氏体组织、粗大网篮组织、针状组织、魏氏组织和蠕虫状组织的TC4钛合金属于脆性断裂。6#试样断口呈现韧性断口特征，存在不同程度韧窝，说明双态组织的
大篮网状组织和魏氏组织的冲击功较低，抗冲击韧性较差，蠕虫状组织冲击功最低，抗冲击韧性最差。参考文献:
[1][2][3][4][5][6]
黄伯云，李成功，石力开，等．中国材料工程大典第四卷[M]．北京：化学工业出版社，2006．
刘莹，曲周德，王本贤．钦合金TC4的研究开发与应用[J]．兵器材料科学与工程，2005，28(5)：47-55．
顾晓辉，刘君，石继红．淬火、时效温度对TC4钛合金组织和力学性能的影响[J]．金属热处理，2011，36(2)：29-33．李文鹏，陈永楠，魏建锋，等．TC4合金800℃热循环组织和力学性能变化[J]．稀有金属材料与工程，2010，39(S1)：74-76. 王敏，郭鸿镇．TC4钛合金晶粒细化及超塑性研究[J]．塑性工程学报，2008，15(4)：155-158．
TC4钛合金属于韧性断裂。
3结论
(1)对TC4钛合金进行了不同工艺的热处理，
分别得获得了马氏体组织、粗大网篮组织、针状组织、魏氏组织、蠕虫状组织和等轴状+块状双态组织的组织状态。TC4钛合金的显微组织，片层状导致沿片层方向形成脆弱面，晶界连续α相的存在，导致组织不均性增加，裂纹易于沿结晶扩展，α和β两相，α相的相对量较大时，β相起到硬脆相的作用，晶粒粗大或者晶界粗大，导致晶界处脆弱，裂纹易于发生或发展，均使得其TC4材料的韧性降低。
Sun S D ，Zong Y Y ，Shan D B ．Hot deformation behavior and microstructure evolution of TC4titanium alloy[J]．Transactions of Nonferrous Metals Society of China ，2010，20：2181-2184．
[7][8][9][10]
崔约贤，王长利．金属断口分析[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998．
林海凡，李敬，王盛，等．TC4钛合金激光焊接接头高温热处理后的显微组织研究[J]．热加工工艺，2011，40(1)：162-164．刘睿，惠松骁，叶文君，等．热处理工艺对TB10钛合金动态断裂韧性的影响[J]．稀有金属，2010，34(4)：485-490．马铁军，张学军，杨思乾，等．TC4钛合金线性摩擦焊接头的冲击韧性及断口特征[J]．航空材料学报，2007，27(6)：40-44．
(2)不同组织状态的TC4钛合金，其抗冲击韧
性存在较大的差异，等轴状+块状双态组织的冲击功较高，抗冲击韧性较好；马氏体组织、针状组织、粗
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《热加工工艺》2013年6月第42卷第12期
TC4钛合金的显微组织及其抗冲击韧性
刘建强
(西安航空学院航空工程系, 陕西西安710077)
摘
要：对TC4钛合金采用不同的热处理工艺，获得了马氏体组织、粗大网篮组织、针状组织、魏氏组织、蠕虫状组
织和等轴状+块状双态组织的组织状态，采用夏比冲击试验，对其抗冲击韧性进行分析。结果表明：不同组织状态的TC4钛合金，其抗冲击韧性存在较大差异，原始态TC4钛合金为粗大的魏氏组织，抗冲击韧性很差，A kv2可达20J ；热处理后，等轴状+块状双态组织的冲击功最高，A kv2可达60J ，抗冲击韧性较好；马氏体组织、针状组织、粗大篮网状组织和魏氏组织的冲击功较低，A kv2可达40J ，抗冲击韧性较差；蠕虫状组织冲击功最低，A kv2约为30J ，抗冲击韧性最差。
关键词：TC4钛合金；热处理；显微组织；抗冲击韧性中图分类号：TG166.6
文献标识码：A
文章编号：1001-3814(2013)12-0063-04
Microstructure and Impact Toughness Resistance of TC4Titanium Alloy
LIU Jianqiang
(Departmentof Aeronautical Engineering, Xi'an Aeronautical University, Xi'an 710077, China)
Abstract ：TC4titanium alloy was treated by different technics of heat treatment. The microstructure stater of martensite, basketweave, acicular, widmanstatten and vermicular were obtained. The toughness of resistance impact was analyzed by Charpy impact test. The results show that the toughness of resistance impact of TC4alloy is different. The microstructure of original TC4alloy is widmanstatten, which the resistance impact toughness is bad, that A kv2is about 20J. After heat treatment, the toughness impact of duplex microstructure of equal axis shape and block is better, that A kv2is about 60J. The resistance impact toughness is martensite, needle, basketry and widmanstatten, that A kv2is about 40J, the resistance impact toughness of the microstructure of vermicular is worst, that A kv2is about 30J.
Key words ：TC4alloy; heat treatment; microstructure; resistance impact toughness
TC4钛合金不仅具有较高强度，且耐腐蚀性好，
并且其密度只有4.5g/mm3[1]，自重较轻，TC4钛合金占Ti 合金总产量的50%[2]，对其长时间的深入研究，其生产工艺成熟，被广泛应用于航空领域，但是由于TC4钛合金的抗冲击韧性差严重限制了其更广泛应用。至今，有关TC4钛合金的冲击韧性研究较少。
常温时TC4钛合金由α和β两相组成，可对其进行退火、固溶和时效方式的热处理[3]。消除应力退火是为了消除或减少残余应力；完全退火是为了获得好的韧性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性；固溶和时效处理是为了提高其强度。TC4钛合金不同的热处理工艺可以获得不同的相组成和显微组织，细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持
收稿日期:2012-12-14
作者简介:刘建强(1980-), 男, 陕西宝鸡人, 讲师, 硕士, 主要研究方向为
机械工程材料的力学性能; 电话:[1**********];
久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能[4]。对于TC4钛合金的力学性能，在普通退火状态下，片状组织的力学性能优于双态组织，但在高应力区，双态组织的力学性能优于片状组织；在固溶时效状态下，力学性能按双态、细等轴晶、细片状晶、粗等轴晶、粗片状依次降低[5]。所以，控制TC4钛合金的显微组织和晶粒尺寸对其材料性能具有重要的意义。鉴于此，通过对TC4钛合金的热处理工艺、显微组织和冲击韧性进行分析，以探讨显微组织对其抗冲击韧性的影响。
1实验材料与方法
实验材料TC4(Ti6Al4V)钛合金采用真空电弧炉
熔炼，化学成分为(质量分数，%)：5.9Al 、3.8V 、0.01C 、
0.04Fe 、0.09O 、0.01N ，余为Ti ，其相变温度为983℃。
热处理试验设备采用箱式电阻炉，将TC4钛合金按照实验方案所指定的工艺进行热处理，将完成热处理后的材料分别进行显微组织、冲击韧性分析。金相试样采用280#、600#、800#、1200#的砂纸依次打
E-mail:[email protected]
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Hot Working Technology 2013, Vol.42,No.12
磨，进行抛光，酒精清洗后，对试样表面进行腐蚀，然后采用OLYMPUSGX51光学金相显微镜对显微组织进行观察。冲击试样尺寸为10mm ×10mm ×55mm ，V 型缺口，室温下进行夏比冲击试验，冲击试验设备采用PTM2000金属摆锤式冲击试验机，采用扫描电镜对断口形貌进行观察。
知，其微观组织为魏氏组织，且晶粒粗大，晶界存在连续的α相，室温夏比冲击功AKV 2为18J 。冲击试样断口形貌如图2所示，可知，其断口为脆性断口，断口微观形貌呈现准解理形貌特征；魏氏组织中存在大量片层状显微结构易导致形成脆弱面[6]，这是原始态魏氏组织TC4钛合金冲击韧性较差的主要原因。
2结果与讨论
原始态TC4钛合金的显微组织如图1所示。可
(a)宏观形貌
2.2热处理后显微组织分析
按照表1制定的工艺方案对TC4钛合金进行了热处理，分别得获得了马氏体组织、粗大网篮组
(b)微观形貌
2.1原始态显微组织及其抗冲击韧性
20μm 10μm
图1原始态TC4钛合金的显微组织图2原始态TC4钛合金的冲击试样断口形貌
Fig.1TC4titanium alloy microstructure of original
表1TC4钛合金不同热处理工艺及其显微组织和冲击功
Fig.2Fractograph of original impact specimen
晶粒尺寸有所改变。
在1#热处理工艺下，温度高于相变温度，温度降低时，发生共析转变，从β相中析出α相，冷却速度较快，析出α相转变较少，且组织粗大，形成了室温时的马氏体组织；在2#热处理工艺下，温度高于相变，冷却速度较慢，从β相中析出α相转变较为充分，形成网篮状组织；在3#热处理工艺下，温度高于相变温度，冷却速度较快，使β相处于过饱和状态，因而组织处于非稳定状态。在之后的退火处理中，从过饱和的β相中析出次生α' 相，由于采用水冷方式，所以冷却速度较快，析出相形成量较少，形成了针状组织，最后的时效过程中，晶界析出了α' 相，且成连续状分布于晶界，导致晶界组大；在4#热处理工艺下，组织没有明显改变，只不过是晶粒有所变小；在5#热处理工艺下，在退火处理过程中，从β相中析出次生α相，由于采用水冷方式，所以冷却速度较快，α相较为细小，在之后时效过程中，α相长大，形成了蠕虫状组织；在6#热处理工艺下，温度高于相变温度，在温度降低之后，使β相处于过饱和状态，组织处于非稳定状态，在之后的退火处理过程中，从过饱和的β相中析出次生α' 相，由于采用炉冷方式，所以冷却速度缓慢，析出相较大，形成(α+
Tab.1Microstructure and impact value of TC4alloy after
heat treatment
试样编号
热处理工艺
显微组织马氏体组织
冲击功
A kv2/J [1**********]2
1#2
#
1020℃×1h/WC
1020℃×1h/AC+930℃×2h/FC+550℃×6h/AC网篮组织
930℃×2h/AC
930℃×1h/AC+550℃×6h/AC
魏氏组织蠕虫状组织
3#1020℃×1h/AC+930℃×2h/WC+550℃×6h/AC针状组织4#5#
6#1020℃×1h/AC +930℃×1h/FC+550℃×6h/AC双态组织注：AC ：空冷、FC ：炉冷、WC ：水冷
织、针状组织、魏氏组织、蠕虫状组织和等轴状+块状双态组织的组织状态，如图3所示。当温度高于相变温度时，组织变为单一的β相，温度降低时，发生共析转变，从β相中析出α相，组织转变为α和
β两相，相的成分比例随冷却速度而变化。快速冷却
时，析出α相转变较少，且晶粒粗大，室温时β相处于过饱和状态；较慢速度冷却时，共析转变较充分，析出α相转变较多，再结晶转变充分，晶粒较细小；非常缓慢冷却时，析出α相转变更多，再结晶晶粒过度长大，晶粒粗大。低于相变温度的退火处理，一方面从β相中析出α相，组成相的相对量有所变化，改变其组织形态；另一方面，发生再结晶转变，使
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《热加工工艺》2013年6月第42卷第12期
(a)1#试样
(b)2#试样
(c)3#试样
100μm
(d)4#试样
(e)5#试样
100μm
(f)6#试样
100μm
100μm 100μm 100μm
图3不同热处理后的TC4钛合金显微组织
Fig.3Microstructure of TC4titanium alloys after heat treatments
β) 片状组织，最后的时效过程中，α相长大，形成了α等轴状组织。
2.3热处理后抗冲击韧性分析
对不同热处理工艺后的TC4钛合金材料进行了夏比冲击试验，结果见表1。结果表明，等轴状+块状的双态组织冲击功较高，抗冲击韧性较好；马氏体、针状和粗大篮网状的冲击功较低，抗冲击韧性较差；蠕虫状组织冲击功最低，抗冲击韧性最差。双态组织的抗冲击韧性优于其他形态的组织，这是因为，经高温固溶处理初生α相尺寸大大减小，减小了裂纹在初生α相中萌生的可能性，转变β得到了强化，抗拉错运动的能力有所增强，消除或减少晶界上析出的连续的α相，显著提高抗冲击韧性。
(a)1#试样
(b)2#试样
对不同热处理工艺后TC4钛合金材料的冲击试样断口宏观形貌进行了分析，其冲击断口宏观形貌如图4所示。可知，1#和2#试样断口形貌呈冰糖状，这是沿晶断裂[7]的典型特征，说明马氏体组织和粗大网篮组织的TC4钛合金属于脆性断裂；而3#、4#和5#试样断口则以放射区为主，纤维区较小，剪切唇[8]也较小，说明针状组织、魏氏组织和蠕虫状组织的TC4钛合金属于脆性断裂；6#试样断口同时存在纤维区、放射区和剪切唇，说明双态组织的脆性断裂倾向性降低。
对不同热处理工艺后TC4钛合金材料的冲击试样断口微观形貌进行分析，其冲击断口微观形貌如图5所示。可知，1#和2#试样断口形貌平坦且呈
(c)3#试样
(d)4#试样(e)5#试样(f)6#试样
图4冲击试样断口宏观形貌
Fig.4Macro-fractograph of impact specimens
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Hot Working Technology 2013, Vol.42,No.12
(a)1#试样
(b)2#试样
(c)3#试样
10μm
(d)4#试样
(e)5#试样
10μm
(f)6#试样
10μm
10μm 10μm 10μm
图5冲击试样断口微观形貌的SEM 图
Fig.5SEM images of impact specimens
现河流状花样，这是解理断裂[9]的典型特征，而3#、4#和5#试样断口则呈短而弯曲的撕裂棱，河流花样不明显，这是准解理型断裂[10]的典型特征。说明马氏体组织、粗大网篮组织、针状组织、魏氏组织和蠕虫状组织的TC4钛合金属于脆性断裂。6#试样断口呈现韧性断口特征，存在不同程度韧窝，说明双态组织的
大篮网状组织和魏氏组织的冲击功较低，抗冲击韧性较差，蠕虫状组织冲击功最低，抗冲击韧性最差。参考文献:
[1][2][3][4][5][6]
黄伯云，李成功，石力开，等．中国材料工程大典第四卷[M]．北京：化学工业出版社，2006．
刘莹，曲周德，王本贤．钦合金TC4的研究开发与应用[J]．兵器材料科学与工程，2005，28(5)：47-55．
顾晓辉，刘君，石继红．淬火、时效温度对TC4钛合金组织和力学性能的影响[J]．金属热处理，2011，36(2)：29-33．李文鹏，陈永楠，魏建锋，等．TC4合金800℃热循环组织和力学性能变化[J]．稀有金属材料与工程，2010，39(S1)：74-76. 王敏，郭鸿镇．TC4钛合金晶粒细化及超塑性研究[J]．塑性工程学报，2008，15(4)：155-158．
TC4钛合金属于韧性断裂。
3结论
(1)对TC4钛合金进行了不同工艺的热处理，
分别得获得了马氏体组织、粗大网篮组织、针状组织、魏氏组织、蠕虫状组织和等轴状+块状双态组织的组织状态。TC4钛合金的显微组织，片层状导致沿片层方向形成脆弱面，晶界连续α相的存在，导致组织不均性增加，裂纹易于沿结晶扩展，α和β两相，α相的相对量较大时，β相起到硬脆相的作用，晶粒粗大或者晶界粗大，导致晶界处脆弱，裂纹易于发生或发展，均使得其TC4材料的韧性降低。
Sun S D ，Zong Y Y ，Shan D B ．Hot deformation behavior and microstructure evolution of TC4titanium alloy[J]．Transactions of Nonferrous Metals Society of China ，2010，20：2181-2184．
[7][8][9][10]
崔约贤，王长利．金属断口分析[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998．
林海凡，李敬，王盛，等．TC4钛合金激光焊接接头高温热处理后的显微组织研究[J]．热加工工艺，2011，40(1)：162-164．刘睿，惠松骁，叶文君，等．热处理工艺对TB10钛合金动态断裂韧性的影响[J]．稀有金属，2010，34(4)：485-490．马铁军，张学军，杨思乾，等．TC4钛合金线性摩擦焊接头的冲击韧性及断口特征[J]．航空材料学报，2007，27(6)：40-44．
(2)不同组织状态的TC4钛合金，其抗冲击韧
性存在较大的差异，等轴状+块状双态组织的冲击功较高，抗冲击韧性较好；马氏体组织、针状组织、粗
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