TC4钛合金具有优异的综合性能，是目前应用最广、使用量最大的钛合金，广泛应用于航空、航天、舰船、兵器和体育等领域。结构复杂的TC4钛合金零部件主要通过铸造工艺来获得。铸造TC4钛合金具有良好的铸造和焊接性能，适合制造承受较高应力的静态航空航天用结构铸件，其用量占航空航天类钛合金铸件的90%以上。但铸造TC4钛合金易产生缩松、缩孔和气孔等缺陷，这些缺陷直接影响铸件的性能。通过热等静压处理工艺（Hot Isostatic Pressing），在高温和高压的作用下可使铸件内部的封闭气孔、缩松压实闭合，从而提高铸件的致密度和力学性能。

铸造TC4钛合金的晶粒相对粗大，由一定取向关系的片层组织组成。在热等静压的高温、高压共同作用下，β晶粒的尺寸和α片层的厚度均明显长大，片状α相趋向等轴化，局部区域出现细小的等轴α晶粒，塑性明显提高。

刘继雄等采用QIH-16型热等静压炉热对铸造TC4钛合金进行了热等静压处理，温度为（920±10）℃，压力为110~140MPa，保温时间为2～2.5h，随炉冷却，出炉温度不大于300℃（热等静压处理后，有的试样中含有等轴α相，有的不含）。

结果发现：
1.热等静压处理后，TC4钛合金的晶粒大小不均匀，部分晶粒特别粗大；等轴α相主要分布在多晶粒交叉的顶点处，其尺寸与晶内α相片层的尺寸相当，约为5μm；等轴α相附近的α相片层由平直变得弯曲，等轴α相与片层α相混合在一起，区域长度为100~200μm。此外，还可以观察到转变态的β相晶界以及呈层片状交替排列的β相与α相。

2.等轴α相对拉伸性能的影响并不大。

3.经热等静压处理后，TC4钛合金的断口上出现了沿晶断裂特征，这是铸态组织断口的典型特征，可以看到大量韧窝，韧窝沿α/β界面分布的特征很明显。此外，局部区域出现了塑性断裂特征。

铸造TC4钛合金具有典型的铸态组织特征，晶粒相对较粗大，晶内为不同取向的集束。热等静压处理的目的是改善铸态组织，减少铸态组织中的缺陷。在热等静压处理过程中，在温度、压力、时间等的共同作用下，TC4钛合金的组织发生了一些非常规的变化，在三角晶界处，平直的片层组织变得弯曲了；在高于再结晶温度的（920±10）℃热处理时，变形的组织会发生回复再结晶过程，形成等轴的α相；片层组织变形后形成的等轴α相的尺寸与片层的厚度相当由于热等静压时间较短，等轴α相尺寸没有长大。

含等轴α相的TC4钛合金具有良好的强度和塑性，拉伸断口为韧性断口。热等静压处理后，对于含有等轴α相的TC4钛合金，由于等轴α相的含量较低，对整个拉伸过程的影响较小，因此形成了以沿晶断裂特征为主的断口特征。在对铸造TC4钛合金进行热等静压处理时可以适当提高压力和延长保温时间，这有利于等轴α相体积分数的增加。


来源：节选自《机械工程材料》2015年第5期