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钛及钛合金材料因其特有的低密度、高强度、耐高温等优良的综合性能,被广泛应用于航空工业领域。随着航空工业的不断发展,特别是飞行器设计中“耐久性/损伤容限”理念的引入,对既有高断裂韧性,又有低裂纹扩展速率的损伤容限型合金的需求不断加大。TC4ELI即低间隙TC4,是在TC4钛合金基础上,通过优化、调整其合金元素含量,降低杂质元素,严格控制“O”含量等方式,发展而来的一种具有高断裂韧性和低裂纹扩展速率的中等强度损伤容限型钛合金,该钛合金以其成分简单、锻造加工和成型性能优异等特点,适用于制造飞机重要的承力结构零部件,如大框、梁及接头结构件等,满足长寿命、安全可靠的设计要求。本文根据TC4ELI合金特点,结合TC4钛合金棒材的锻造工艺,进行TC4ELI大规格棒材锻造工艺研究,确定了变形量、变形应变速率及锻造温度等。通过对比分析TC4ELI大规格棒材显微组织与各项性能,从而确定了TC4ELI大规格棒材的锻造工艺:即多火次大变形量镦拔+换向锻造。通过对不同热处理制度下,TC4ELI大规格棒材组织和力学性能的研究分析、确定其热处理制度为普通退火,并对TC4ELI合金棒材的组织均匀性进行了深入研究。研究表明,TC4ELI合金的热变形工艺对合金的微观组织及综合性能有显著的影响。通过分析棒材不同位置的显微组织,发现TC4ELI钛合金大规格棒材的显微组织为均匀细小的等轴组织,初生α含量高达80%,棒材心部,R/2及边部组织均匀性良好;心部的初生α相晶粒略大于边部,含量无差异,其室温力学性能,高温力学性能均匀性好,总体上纵向性能略优于横向性能,边部、R/2和心部强度差异不大。TC4ELI钛合金大规格棒材具有很高的冲击韧性和断裂韧性,且各个方向的均匀性良好。同时φ400mm规格的TC4ELI钛合金大规格棒材探伤水平达到半声程φ2.0-9dB级别,φ500mm,φ600mm规格的TC4ELI钛合金大规格棒材探伤水平达到半声程φ3.2-6dB级别。同时通过对比国外TIMET和VSMPO公司进口棒材和本研究试制的TC4ELI钛合金相近规格棒材的组织、力学性能及探伤水平,证明了本研究试制的TC4ELI大规格棒材各项性能与国外棒材性能相当,其低倍组织和探伤水平略优于国外公司棒材。