王 欢, 赵永庆, 辛社伟, 周 伟, 李 倩, 张思远

（1.西北工业大学 凝固技术国家重点实验室，西安 710072；2.西北有色金属研究院，西安 710016）

钛合金有比强度大、耐蚀性好、耐热性高等特点，是性能优异的航空结构材料，在国防军工和国民经济中有着广泛的用途。随着长寿命结构件用钛合金损伤容限设计理念的发展，合金强度与韧性的良好匹配需求日益迫切，世界各国竞相发展了抗拉强度在 1000 MPa 以上同时又具备 55 MPa·m1/2以上断裂韧度的钛合金，即高强韧钛合金。要求钛合金达到强度、塑性、断裂韧度、疲劳裂纹扩展速率的良好匹配。因为强度与塑形，强度与韧性之间存在着矛盾，为解决强度–塑性–韧性之间的矛盾，达到优异的综合性能，需要在传统的组织结构之上构造出多层次的、“折中”的显微组织，需要在合金成分控制、热机械加工和热处理方面进行深入研究。

1 国内外高强韧钛合金研究现状

高强韧钛合金一般分为两类：第一类是以TC21为代表的两相钛合金，Mo当量为5.6，强度为 1100 MPa，断裂韧度为 70 MPa·m1/2；第二类是近β亚稳β钛合金，代表合金为Ti1023、BT22、Ti15～3、Ti5553 等，Mo 当量为 9～13，强度为 1200 MPa，断裂韧度为 50～80 MPa·m1/2，如表 1[1-14]所示。一般来讲，高强韧钛合金主要是以近β亚稳β钛合金为主。

图1为几种典型的高强韧钛合金强度与塑形，强度与韧性之间的矛盾关系。通过改变热加工工艺参数，构造不同组织模式，分别对应不同的力学性能。可以看出，对于高强韧钛合金，随着强度的提高，塑性、断裂韧度均呈现降低的趋势。实际应用中，高强韧钛合金需要同时满足高强度、大塑性和高韧性的综合力学性能要求，这些性能对组织结构的要求很难协调[15]。……