鈦合金作為當(dāng)代飛機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要結(jié)構(gòu)材料之一，可有效提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比，特別是高強(qiáng)度耐熱鈦合金在這方面更突出。BT25合金屬于馬氏體型的α+β兩相鈦合金。該合金中含高熔點(diǎn)的元素W，大大提高該合金的熱強(qiáng)性，從而使得該合金的最高使用溫度（550℃）和工作壽命得到很大程度提高。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：BT25合金在500℃以下工作時(shí)間可達(dá)6000h，在550℃可達(dá)3000h，是用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)零部件的理想熱強(qiáng)鈦合金。
隨著大推比發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的不斷發(fā)展，BT25合金發(fā)動(dòng)機(jī)盤件的高溫使用壽命受到限制。不同合金元素含量對(duì)BT25合金的高溫性能的影響鮮有報(bào)道。鑒于此，研究人員通過(guò)采用等溫鍛造工藝，研究了Zr含量對(duì)BT25合金等溫鍛件組織及性能的影響。
試驗(yàn)原材料為兩種不同成分的（α+β）相BT25合金棒材，合金采用真空感應(yīng)+真空自耗熔煉工藝，規(guī)格為Φ270mm。合金Zr含量分別為3.86%、1.65%，含量均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。采用金相法分別測(cè)得合金的（α+β）／β相變點(diǎn)分別為1025、1055℃。兩種合金初始組織分別為典型的雙態(tài)組織和等軸組織。
首先將兩種合金在α+β兩相進(jìn)行改鍛，得到組織均勻、細(xì)小的兩相區(qū)組織；然后分別在α+β兩相區(qū)進(jìn)行等溫鐓餅，加熱溫度控制在相變點(diǎn)下30℃，變形量控制為50%；最后進(jìn)行熱處理。熱處理制度為：相變點(diǎn)下30℃保溫2h，AC；540℃×6h，AC。將熱處理后的合金試料進(jìn)行加工，分別進(jìn)行室溫和高溫拉伸強(qiáng)度、高溫?zé)岱€(wěn)定、斷裂韌性等性能測(cè)試。利用顯微電鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）觀察合金的顯微組織及拉伸試樣斷口形貌。試驗(yàn)結(jié)果表明：
?。?）采用等溫鐓餅工藝（溫度控制相變點(diǎn)下30℃，變形量控制50%），可充分破碎原始的晶粒，得到細(xì)小、均勻的α+β組織，提高了合金的組織均勻性。Zr含量的增加，促使金屬流線的形成，同時(shí)抑制了鍛后合金晶界α的形核及長(zhǎng)大。
?。?）隨Zr含量的增加，BT25合金室溫拉伸強(qiáng)度提高了161MPa，500℃高溫拉伸強(qiáng)度提高了123MPa，550℃高溫拉伸強(qiáng)度提高了96MPa，熱穩(wěn)定強(qiáng)度提高了57MPa，斷裂韌性由68.9MPa.m1/2提高至85.5MPa.m1/2。
?。?）通過(guò)提高合金中Zr元素含量，可有效提高BT25合金的高溫綜合性能，從而提升該合金的使用空間，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展具有重要意義。