3.请选择一种你关心的钛合金加工工艺，阐述其基本原理、工艺特点及其影响因素，分析 1-2 种缺陷的形成机理并提出改善措施。

答：钛合金锻造基本原理：钛合金锻造是利用锻压机械对钛合金坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。钛合金锻造的最原始坯料是铸锭，锻造过程中铸态组织经过变形和再结晶，使原有的粗大枝晶和柱状晶粒变成了晶粒细小、大小均匀的等轴再结晶组织。同时铸锭内原有的偏析、疏松、气孔、裂纹等压合，使金属的组织变得更加密实，提高金属的塑性和力学性能。主要类型有：自由锻造、常规 α＋β 锻造、近 β 锻造、亚 β 锻造、全 β 锻造等。钛合金锻造工艺有如下特点：(1)钛合金的锻造温度范围较窄；（α＋β）型钛合金锻造加热温度低于(α＋β)/β 转变温度，α 型钛合金通常在（α＋β）两相区锻造，β 钛合金始锻温度和终锻温度都高于(α＋β)/β 转变温度；(2)钛合金具有很强的应变速率敏感性。在锻造过程中，随着变形速率的增加，其变形抗力显著增大；(3)锻造温度对钛合金变形抗力影响显著；(4)间隙元素（氧、氮、碳）的含量对钛合金锻造性能有显著影响，特别是对氢元素尤为敏感。影响因素：主要有锻造温度、保温时间、变形程度、变形速率和锻后冷速。其中锻造温度：影响可加工性、显微组织、晶粒粗化；在保证不发生裂纹的前提下应尽量降低锻造温度；为得到高强度和塑性，在 α+β 区域精锻时，应控制锻造温度，减少加热次数，增加锻造比；尽量避免加热时的过热^[1]和锻造中的加工发热，以保证理想的锻造比和优良的性能。保温时间：影响吸氢、显微组织粗化；变形程度：影响可加工性、显微组织（如再结晶、晶粒结构和 α 相得形成）；变形速率：可加工性、变形过程中的试样升温、再结晶；锻后冷速：影响相变和析出行为。缺陷及改进措施：（1）锻造热应力：钛合金在相变点(α+β/β 转变温度)以上变形易获得网篮组织或魏氏组织，塑性、疲劳性能差。随着锻造加热温度的升高，双相钛合金显微组织中初生 α 等轴的含量明显降低，而 α 板条含量显著增加。也就是说双相钛合金在相变点以下加热时，随着加热温度升高，组织中初生 α 等轴逐步向 β 相转变，从而导致加热锻造后的钛合金显微组织中初生 α 等轴含量降低、形态变小，α 板条含量增多，当加热锻造温度超过钛合金相变点之后，双相钛合金组织中的初生 α 等轴全部消失，为板条状网篮组织或魏氏组织。改进措施：钛合金在锻造变形中，一般情况下中心部位是剧烈变形区，所以中心是温升最高的区域，将中心部位温升情况作为制订锻造工艺的主要依据。采用锻造速度较快的锻锤锻造钛合金时，必须考虑锻造过程中的中心热效应，不能连续重击坯料。钛合金锻造在有条件的情况下建议采用压力机或快锻机，该类锻造设备打击速度低，锻造过程中坯料瞬时应变速率较低，产生的变形热不是非常明显，同时有足够时间进行变形热扩散，不会导致瞬时心部温度明显增高。（2）组织不均匀：锻造有时会产生粗大 α 块又称大白块，与网篮组织中细小的正常 α 条相比，在形态上表现为粗大、不均匀，由晶界向晶内生长，很少出现交错现象，其晶界面比较粗糙，凹凸不平。这种不均匀组织致使合金塑性与热稳定性能下降，影响了锻件质量。改进措施：首先在其铸锭开坯锻造时，采用适当的高温均匀化处理，对于铸锭柱状组织区域的微观晶内枝晶偏析通过均匀化退火或变形再结晶改善和消除；其次在合金坯料及成品模锻过程中采用适当的锻后冷却方式加以控制，抑制其显微组织中出现粗大 α 块。