鈦合金由于具有低密度、高比強、耐高溫、抗腐蝕及無磁性等優(yōu)異的綜合性能，使其成為當(dāng)代航空航天領(lǐng)域最具前途的金屬結(jié)構(gòu)材料之一。隨著鈦合金的大量應(yīng)用，其冶金質(zhì)量問題也日益引起業(yè)界人士的廣泛關(guān)注，于是鈦合金的冶金質(zhì)量顯得越來越重要。

目前工業(yè)鈦合金80%以上以變形鈦合金使用，如鍛件、鍛棒及軋制型材等形式。鍛造變形是保證鈦合金材料獲得理想組織與性能的最主要手段，但是不正確的鍛造工藝往往會使鈦合金產(chǎn)品出現(xiàn)一些不理想的組織和冶金缺陷，從而惡化其力學(xué)性能，給鈦合金產(chǎn)品的正常使用造成潛在危害，同時給生產(chǎn)及使用廠家造成大量浪費，故研究分析各種鈦合金鍛造缺陷的形成機理，并采取有效預(yù)防措施具有十分重要的價值。

某批次T C17鈦合金模鍛件進行顯微組織觀察時，發(fā)現(xiàn)其網(wǎng)籃組織中存在一定的大塊狀α相（俗稱粗大α塊）見圖3。該TC17鈦合金模鍛件是采用亞β鍛造工藝生產(chǎn)的（相變點上40℃加熱模鍛，鍛后空冷），期望得到顯微組織是均勻一致的網(wǎng)籃組織。

這種粗大α塊又稱大白塊，與網(wǎng)籃組織中細(xì)小的正常α條相比，在形態(tài)上表現(xiàn)為粗大、不均勻，由晶界向晶內(nèi)生長，很少出現(xiàn)交錯現(xiàn)象，其晶界面比較粗糙，凹凸不平，而正常α條的晶界面比較平滑。研究證明，這種粗大α塊的顯微硬度要比正常α條低約l0%，致使合金塑性與熱穩(wěn)定性能下降，影響了鍛件質(zhì)量，所以必須防止在鈦合金中出現(xiàn)這種不均勻組織。鈦合金在熔煉凝固過程中，由于各類合金元素的平衡分配系數(shù)≠1，致使后凝固的晶界處有α穩(wěn)定元素富集與偏析，所以在其富集處α相首先析出，并沿晶界向晶內(nèi)生長，從而形成了粗大α塊，微區(qū)成分偏析是產(chǎn)生這種不均勻組織的根本原因。

微區(qū)成分結(jié)晶偏析是由于平衡分配系數(shù)k0>1或k0<1造成的，合金先后結(jié)晶區(qū)域溶質(zhì)濃度不同形成的偏析屬于正常偏析，這種偏析很難完全避免，但可用適當(dāng)措施加以控制。一方面通過改進優(yōu)化鑄錠熔煉工藝參數(shù)加以控制，另一方面通過適當(dāng)?shù)腻懺旃に嚰右愿纳葡ｅ懺旃に嚪矫?，首先在其鑄錠開坯鍛造時，采用適當(dāng)?shù)母邷鼐鶆蚧幚?，對于鑄錠柱狀組織區(qū)域的微觀晶內(nèi)枝晶偏析通過均勻化退火或變形再結(jié)晶改善和消除；其次在合金坯料及成品模鍛過程中采用適當(dāng)?shù)腻懞罄鋮s方式加以控制，抑制其顯微組織中出現(xiàn)粗大α塊。上述TC17鈦合金鍛件在亞β模鍛后，采用空冷是其出現(xiàn)粗大α塊的誘因，鍛后冷卻速度慢，過冷度小，形核率低，因而α相有足夠時間長大形成粗大α塊。

亞β 鍛后采用快冷（水冷或油冷）可明顯減輕或抑制粗大α塊出現(xiàn)，加快冷卻速度、增加過冷度，可提高α相形核率，盡管局部區(qū)域存在合金元素偏聚，具備生長粗大α塊的條件，但α相還沒來得及長大與兼并，整個組織的相變過程已經(jīng)結(jié)束了，控制冷速可以顯著改變析出α相形態(tài)與分布規(guī)律。鍛后水冷或油冷將鍛造產(chǎn)生的晶體缺陷（位錯、亞晶）和位錯密度增加的變形組織全部或部分固定到室溫，為隨后熱處理過程中再結(jié)晶增加了大量的結(jié)晶核心，在隨后熱處理時，β相的析出機制由空冷條件下的感生形核機制變?yōu)楠毩⑿魏朔绞?，得到?xì)小、混亂、交織的條狀初生α和次生α，這種組織可以顯著提高合金的綜合性能。