钛合金作为一种先进的轻量化结构材料,具有优异的综合性能,其密度小、比强度高、耐海水及海洋大气腐蚀、无磁、透声、抗冲击震动、可加工性好等而成为理想的船用金属材料。国内在舰船上已获得部分工程应用的钛合金有Ti31合金（属635MPa)、Ti75合金（属730 MP级)、Ti-6A1- 3Nb-1Mo合金(属785 MPa)等。主要应用有发射装置中的钛合金水缸、鞭状天线、雷达天线支座，以及各类热交换器、冷却器等1-2].

舰船通信天线是实现无线电通信的重要部件。由于舰船特别是潜艇上层空间狭小,通信天线工作环境恶劣，天线体积和质量对舰船通信的稳定性和安全性有较大的影响，因而对其选材要考虑的因素很多，如要求强度高、质量轻、耐腐蚀、无剩磁等[3-5]。TC10钛合金是在T-6Al -4V合金基础上研制开发的一种高强度α+β型钛合金。该合金具有优良的抗腐蚀性能,在潮湿环境和海水介质中工作,抗腐蚀能力高于1Cr18Ni9Ti，特别是对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强16-7。因此,TC10钛合金成为舰船通信天线的材料。

TC10钛合金具有热处理强化效应,组织与性能对热处理温度敏感，获得热处理制度对其组织与性能的影响规律,对TC10钛合金实际应用具有指导作用，从而扩大该合金应用范围具有重要意义。

实验所用原材料为О级海绵钛，Al-V、Ti-Sn、Ti-Fe中间合金及纯Cu屑。将原料按照 TC10钛合金名义成分进行配料,混合压制成电极，真空自耗电弧炉熔炼3次，得到化学成分均匀且符合标准要求的铸锭，其化学成分见表1。采用差热法测得合金相变点为935℃。将铸锭在油压机上进行开坯锻造成o150 mm棒坯,其显微组织如图1所示。由图1可以看出，$150 mm棒坯在800℃/1 h处理后,原始β晶粒边界清晰完整，边界α连续，粗大β晶粒中，板条状α细长平直,属典型的魏氏组织。棒坯先在快锻机上进行锻造加工，热加工变形量分别为50%和70%，然后在精锻机上进行精锻,最终得到50 mm的成品 TC10钛合金棒材。对成品 TC10钛合金棒材进行固溶处理,处理制度为:温度分别为780、790、800、810、820 ℃，保温时间1 h，空冷。

在热处理后的 TC10钛合金锻棒上取样。用MPG3立式金相显微镜观察TC10钛合金棒材显微组织。按照 GB/T 228《金属材料室温拉伸试验法》要求,用 INSTRON 1185万能拉伸试验机测试棒材室温拉伸性能，用JEOL JSM 6460扫描电子显微镜观察拉伸试样的断口形貌。

结果与讨论

热处理温度对TC10钛合金锻棒力学性能的影响

将同种规格棒坯分别经过50%、70% 2个不同变形量锻造加工后,截取拉伸试样。采用不同热处理温度对拉伸试样进行热处理,测得棒材室温拉伸性能如表2所示。由表2可以看出，在热处理温度相同条件下(810 ℃/1 h AC)，棒材加工变形量为70%时,其抗拉强度为1020 MPa，较50%变形量提高2%﹔延伸率为21%，较50%变形量提高50% ;断面收缩率为55%，较50%变形量提高100%。在本研究选定的热处理制度范围内,随着热处理温度的提高，TC10钛合金棒材抗拉强度由1045 MPa逐渐降低为1000 MPa，屈服强度也呈降低的趋势。延伸率及断面收缩率都呈现出先升高后再降低的规律,在热处理温度为800 ~810℃时，棒材塑性达到最佳。

热处理温度对 TC10钛合金锻棒组织的影响

变形量为70%的p50 mm精锻棒，分别经过780℃/1 h、800 ℃/1 h热处理后的显微组织见图3。由图3可以看出，与p150 mm棒坯相比,锻造后的棒材显微组织明显细化。经过780 ℃/1 h热处理后,锻棒显微组织为等轴α(图3a)，等轴α具有良好的塑性和较高的断面收缩率。热处理温度升高到800℃时，等轴α更细小(图3b)，而细小的等轴α具有更高的塑性和较高的断面收缩率，这与表2列出的室温拉伸性能相一致。

图4是TC10钛合金经过两种工艺热处理后的室温拉伸断口 SEM形貌。可以看出，780 ℃/1 h热处理后，宏观上棒材拉伸断口呈韧性断裂(图4a)，当断口在高倍下观察时(图4c)，可以看到断面上分布着很多韧窝，但韧窝较浅，大小不一。当热处理温度升高到800℃时，断口形貌宏观上呈现韧性断裂(图4b)，高倍下(图4d)可以看到，断口形貌呈延性穿晶断裂，韧窝更深，更均匀，呈现出更好的塑性。

结论

(1)TC10钛合金棒坯的热加工变形量达到70%时，得到的棒材呈现出较好的强度和塑性。

(2)热锻变形量为70%的TC10钛合金棒材经过800 ~810 ℃/1 h+空冷的固溶热处理后，棒材的塑性和强度达到了良好匹配，具有较佳的综合力学性能。其显微组织由细小等轴α及β相组成。