热处理对Ti6242S钛合金组织性能及探

Ti6242S钛合金是美国Timet公司在上世纪70年代研制的一种高抗蠕变Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金，其名义成分为Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si，国内牌号为TA19。该合金的典型特点是具有高的蠕变抗力，最高使用温度可达550℃，已被广泛应用于F414、F119、TＲENT800等先进的军用和民用航空发动机上，是550℃以下压气机盘和叶片的首选钛合金材料。
热处理制度对钛合金的组织及力学性能有显著的影响，尤其是固溶温度的变化对钛合金强度的影响显著。另外，不同尺寸的试样经相同热处理制度处理后其显微组织也存在着差异。以往对Ti6242S钛合金热处理与性能的研究主要以小试样热处理为样本，无损检测主要以接触法为主，研究人员首次对Ti6242S钛合金Φ200mm大棒材进行整体热处理研究，并且首次对热处理后的大棒材采用水浸探伤系统进行超声波探伤研究，以期为工业化生产Ti6242S钛合金大棒材及热处理工艺的制定提供理论依据。
试验材料为某公司生产的Ti6242S钛合金铸锭，采用金相法测得其相变点为1010±5℃。Ti6242S钛合金铸锭经过反复锻造后制成Φ200mm规格的棒材，将棒材沿长度方向三均分，分别作标记。再在其中一棒材上锯切一段Φ200mm×25mm试样，作标记，并与三均分的另二段棒材进行不同的热处理试验，热处理制度分别为：
Φ200mm×25：980℃/60min，风冷+595℃/8h，空冷
Φ200mm×650：980℃/150min，风冷+595℃/8h，空冷
Φ200mm×650：750℃/150min，空冷
热处理后分别在各棒材的边缘、1/2R处、心部取力学性能试样和高倍试样，进行组织形貌观察、室温和高温力学性能测试、蠕变性能测试以及超声波无损检测。试验结果表明：
（1）Ti6242S钛合金大棒材热处理过程中冷却速度的差异，导致固溶时效态显微组织中越靠近心部位置，等轴初生α相含量越高；退火态显微组织中等轴初生α相含量较固溶时效态更高，且等轴化效果更好。
（2）与普通退火态的相比，固溶时效处理的Ti6242S钛合金大棒材综合性能匹配较好。
（3）Ti6242S钛合金大棒材经普通退火处理后高温蠕变性能较差。
（4）固溶时效处理的Ti6242S钛合金大棒材水浸探伤底波的均匀性略有提高，杂波可降低-2dB，而普通退火无此效果。