TC4鈦合金具有良好的室溫及高溫力學(xué)性能，被廣泛用于制造航空結(jié)構(gòu)件和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇、鼓筒等，已占到航空用鈦合金總量的50％以上。飛機(jī)的諸多承力結(jié)構(gòu)件，尤其是變截面結(jié)構(gòu)件要求原材料棒材具有很好的缺口應(yīng)力斷裂性能，目的在于保證零件在高應(yīng)力集中的狀態(tài)下具有較強(qiáng)的抑制裂紋萌生和擴(kuò)展的能力，而不致于斷裂失效。國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中該類型TC4鈦合金棒材規(guī)格的上限為Ф220mm。目前，未見國(guó)內(nèi)外關(guān)于要求缺口應(yīng)力斷裂性能的TC4鈦合金棒材制備工藝研究的公開報(bào)道。一般認(rèn)為，TC4鈦合金中的氫含量較高或者組織均勻性較差會(huì)降低其室溫缺口應(yīng)力斷裂性能。

在工業(yè)化批量生產(chǎn)中，因工藝不當(dāng)導(dǎo)致此類棒材的缺口應(yīng)力斷裂性能不合格的現(xiàn)象也較為常見。某特殊鍛件的原材料采購合同要求按照現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供超規(guī)格范圍的~b350mmTC4鈦合金棒材，在保證力學(xué)性能指標(biāo)不變的前提下，要求超聲波探傷水平由原較小規(guī)格棒材的GB／T5193中的B級(jí)提高至A級(jí)，因此開展了特殊需求的大規(guī)格TC4鈦合金棒材制備的相關(guān)工藝研究。

鈦棒廠家采用海綿鈦、中間合金制備5t自耗電極，通過德國(guó)進(jìn)口的ALD真空白耗電弧爐，經(jīng)3次真空白耗熔煉得到6720mm的TC4鈦合金鑄錠。由于高應(yīng)力狀態(tài)下氫的微觀偏聚會(huì)降低缺口應(yīng)力斷裂性能J，實(shí)驗(yàn)中對(duì)鑄錠的原料選擇和熔煉過程均采取了一定的措施來針對(duì)性地控制鑄錠的氫含量。在鑄錠頭部、中部和尾部的表面取樣測(cè)試其化學(xué)成分。

(1)采用相區(qū)開坯和兩相區(qū)鐓拔+直拔的鍛造工藝，可制備出組織、性能和探傷水平均滿足供貨技術(shù)要求的Φ350mm大規(guī)格TC4鈦合金棒材。

(2)初生相等軸化良好的組織有利于提高室溫缺口應(yīng)力斷裂性能，方向一致性較強(qiáng)的短棒狀α相組織會(huì)降低缺口應(yīng)力斷裂性能。