生產(chǎn)實(shí)踐和理論研究表明，鈦合金半成品的組織和性能具有明顯的工藝敏感性和遺傳性。半成品的質(zhì)量不僅僅決定于某一具體工序，還與加工的歷史過程有密切的關(guān)系。熱機(jī)械加工工藝（thermo-mechanical processing,TMP)是以獲得鍛件所要求的組織和性能為目的，把鑄錠至鍛件的各個(gè)關(guān)鍵工序進(jìn)行系統(tǒng)地設(shè)計(jì)與控制而形成的熱加工技術(shù)，其中包括相變、加熱、變形量、冷卻速度及熱處理工藝路線等。R.Tricot認(rèn)為：只有為了改進(jìn)產(chǎn)品的組織和性能而對(duì)應(yīng)變和溫度進(jìn)行有目的優(yōu)選和嚴(yán)格控制的熱工藝才可稱為熱機(jī)械加工工藝。這個(gè)概念比單一地討論一道熱處理或變形對(duì)組織的影響更顯成熟和全面。比較把TMP理解為“形變熱處理”的看法顯然有更新的內(nèi)涵。
由于生產(chǎn)鈦合金半成品所采用的熱機(jī)械加工工藝路線是一個(gè)多工序的過程，包括在β和（α+β)相區(qū)溫度連續(xù)的加熱和變形、變形后的冷卻和最終熱處理。在這么復(fù)雜的加工過程中，組織的設(shè)計(jì)取決于對(duì)不同工藝參數(shù)（溫度、應(yīng)變量、應(yīng)變速率、冷卻速度）變化機(jī)制的深入了解。
熱機(jī)械加工的概念無論在俄羅斯或者歐美都已普遍采用，并有比較統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，這是建立在對(duì)鈦合金的工藝一組織一性能系統(tǒng)全面認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)之上的。特別是對(duì)鈦合金的關(guān)鍵件和重要承力件的制造具有重要的技術(shù)意義，對(duì)于大型、特大型結(jié)構(gòu)件尤為如此。
本節(jié)討論（α+β)兩相鈦合金半成品的熱機(jī)械加工工藝。G.Lütjering(德國）、J.C.Williams(美國）等人認(rèn)為：對(duì)于上述不同組織類型的各類鍛件可以通過系統(tǒng)地改變熱機(jī)械加工工藝路線來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)工藝路線可以歸納為下面4個(gè)部分，即：鈦鑄錠的均勻化處理（homogenization)與開坯（breakdown);變形（deformation);再結(jié)晶（recrystallization);退火（annealing).下面討論獲得全片層組織、雙態(tài)組織、全等軸組織和工廠退火組織等各類鍛件的熱機(jī)械加工工藝（TMP)路線。
G.Lütjering 和J.C.Williams 認(rèn)為：獲得各種類型組織鍛件的過程都可以用TMP的加工路線圖來描述。（α+β）鈦合金得到片層組織的熱機(jī)械加工（TMP)工藝路線示意圖如圖4-10所示。

工序I為均勻化處理和開坯。一旦鈦合金鑄錠熔煉完成后，一般在鍛造之前都要進(jìn)行一次在β區(qū)的均勻化退火，這對(duì)于成分復(fù)雜的合金和容易偏析的合金有著積極的意義。但是，不是所有的鈦合金生產(chǎn)商都愿意采用均勻化退火工藝，也不是對(duì)所有鈦合金都必須進(jìn)行均勻化退火的。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，均勻化退火對(duì)消除高密度夾雜物（HDI)和I型硬α夾雜物（LDI)是沒有作用的。均勻化退火的溫度一般為β轉(zhuǎn)變溫度TB以上200~450℃,保溫時(shí)間在20~30h.鑄錠開坯是鈦鑄錠破碎鑄造組織、改善塑性、提高加工性能所必需的工序，一般開坯溫度為TB以上100~250℃,變形程度ε為28%~38%,鍛造比至少在1.4~1.6.
全片狀組織很容易獲得，只要在最終工藝路線中進(jìn)行β退火處理即可（即β再結(jié)晶，圖4-10中的工序II),所以這種組織常稱為β退火組織。關(guān)于工序II,β退火之前的變形可以是鍛造、軋制等，在β區(qū)或（α+β）區(qū)加工均可，工業(yè)上一般第一次變形在β區(qū)變形，可以充分利用β區(qū)的低流動(dòng)應(yīng)力，然后再在兩相區(qū)進(jìn)行變形，這樣可以避免產(chǎn)生大的β晶粒。最后的β退火處理通常是在TB以上30~50℃,以控制β晶粒度，尺寸一般為600μm左右。
β退火的冷卻速度十分重要，因?yàn)閺摩聟^(qū)冷卻的速度決定了：（1)α片的寬度；（2)α集束的尺寸；（3)β晶粒邊界α相的厚度。這3個(gè)參數(shù)多隨著冷卻速度的提高而減小。
圖4-11所示為Ti6242鈦合金從β相區(qū)以不同冷卻速度冷卻得到的顯微組織，包括金相和透射電鏡照片。圖4-11－11(a)和圖4-11(d)所示為緩慢冷卻，冷卻速度為1℃/min,爐冷；圖4-11(b)和圖4-11(e)所示為一般的工業(yè)化冷卻，冷卻速度為100℃/min,較厚的鍛件或厚板的強(qiáng)制冷卻，薄截面鍛件的空冷組織；圖4-11(c)和圖4-11(f)所示為冷卻速度為8000℃/min,小截面（≤10mm)情況下水淬的組織。
對(duì)于Ti-6Al-4V、Ti6242等兩相鈦合金，通常在冷卻速度大于1000℃/min時(shí)冷卻才有可能變成馬氏體組織。
α集束的寬度、α片層的厚度都因?yàn)槔鋮s速度的加快而變小，但是，在慢速冷卻100℃/min增加到8000℃/min冷速時(shí)，α片層的厚度將由5μm劇烈地減小至0.2μm(這時(shí)為馬氏體α'的平均值）。在1℃/min冷卻時(shí)，α集束幾乎為半個(gè)β晶粒度（約300μm);100℃/min冷速時(shí)α集束約100μm(見圖4-11(b));當(dāng)冷卻由100℃/min提高到8000℃/min時(shí)，α集束改變成馬氏體片的厚度。這種劇冷得到的馬氏體組織經(jīng)過退火才能成為細(xì)的片狀（α+β)組織。

三種冷速下β晶粒邊界的連續(xù)α相清晰可見，這說明即使在非常快的冷卻時(shí)也是不可避免地存在連續(xù)晶界α,但晶界α的厚度差別很明顯。應(yīng)該指出：Ti-6A1-4V合金慢冷時(shí)α集束中單個(gè)α片的厚度幾乎與連續(xù)晶界α的厚度相當(dāng)。
工序IV為退火。這時(shí)退火溫度比退火時(shí)間更為重要，因?yàn)闇囟葲Q定了強(qiáng)化α相的a2相（即TTi3Al)
是否會(huì)析出和溶解。例如：Ti-6Al-4V合金的α2相溶解溫度約為550℃,如果在500℃退火（時(shí)效），將會(huì)在α相中析出α2相，所以選擇最終退火溫度為600℃或更高的消除應(yīng)力退火是合理的。此外，還應(yīng)考慮到β再結(jié)晶退火的冷卻速度，在第IV步時(shí)會(huì)在β相中析出次生的α相。在約700~850℃溫度范圍內(nèi)，可能存在的馬氏體組織轉(zhuǎn)變成細(xì)小片層的（α+β）組織。對(duì)于Ti-6Al-4V合金，許多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，采用800℃/h空冷的退火工藝可以得到很細(xì)的片狀（α+β)組織。
另一種全片狀組織是所謂的β加工獲得的（βprocessed).對(duì)（α+β)合金來說，在工業(yè)生產(chǎn)中這種工藝應(yīng)用相對(duì)較少，但對(duì)β合金來說是很普遍的工藝，如圖4-12所示。其中，第III步的再結(jié)晶處理完全省略了，所以組織是非再結(jié)晶的狀態(tài)，如圖4-13所示。

第II步的關(guān)鍵工藝參數(shù)是在β區(qū)變形的溫度、應(yīng)變速率和時(shí)間，以及變形后的冷卻速度。
這種未進(jìn)行β再結(jié)晶處理的優(yōu)點(diǎn)是α集束的尺寸比較有限，晶界α相一般已被破碎，或變形的β晶界呈鋸齒形貌，β加工的α片厚度并不明顯地小于β熱處理的α片。

 億沐鑫新材料公司產(chǎn)品分類：鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設(shè)備、鈦餅鈦環(huán)、鈦標(biāo)準(zhǔn)件、鈦加工件