采用低能電磁沖擊對鍛態(tài)網籃組織TC11鈦合金進行處理，沖擊過程中試樣表面最高溫度不超過200 ℃，研究了低能電磁沖擊過程中顯微組織和沖擊韌性的演變。
結果表明：低能電磁沖擊使TC11鈦合金發(fā)生一定程度的相變，隨著低能電磁沖擊時間的延長，β相占比先增大后減小，α相致密程度先降低后升高，沖擊吸收能量先增大后減小，當沖擊時間超過0.88 s后，沖擊吸收能量低于未沖擊試驗合金。當低能電磁沖擊時間為0.44 s時，試驗合金的沖擊韌性最好，沖擊吸收能量為170.5 J，相比于未沖擊試驗合金提升約14.1%；沖擊韌性的提高與β相含量的增加、α/β相界面處產生的中間相層和局部球化有關。
01、研究背景
具有典型（α+β）相的鈦合金表現出高比強度和良好的耐腐蝕性能，廣泛應用于航空航天領域中的壓氣機盤、葉片、鼓等結構件。隨著工業(yè)化程度的提高，工程結構件的服役可靠性要求越來越高，這就要求材料性能需進一步優(yōu)化。其中，沖擊韌性作為衡量材料抗裂紋擴展能力的關鍵指標，直接影響結構件的安全設計，成為當前研究的重點方向。鈦合金的沖擊韌性與界面微觀結構密切相關，如微裂紋易在初生α晶界處形核，裂紋擴展時在相界和晶界處偏轉可以提高裂紋擴展能量。這些發(fā)現揭示了界面工程對鈦合金性能優(yōu)化的巨大潛力。
電磁沖擊處理是利用電磁脈沖能量，如電脈沖、磁脈沖（脈沖磁場）或激光脈沖來改變固體合金組織和性能的一種加工方法，已得到廣泛研究。作者在前期的研究工作中發(fā)現，低能電磁沖擊處理引發(fā)的電磁非熱效應可以與一定的焦耳熱效應發(fā)生耦合作用，可以在合金表面溫度遠低于其熔點的情況下選擇性地促進界面微結構演變，從而影響合金沖擊韌性。鍛態(tài)網籃組織TC11鈦合金具有相對不穩(wěn)定的高能相界，推測在進行低能電磁沖擊處理時，這些高能相界容易被電磁沖擊能量激發(fā)并發(fā)生演變，但是目前未見這方面的研究報道。
作者采用低能電磁沖擊技術對鍛態(tài)網籃組織TC11鈦合金進行處理，研究了在合金表面溫度不超過200 ℃條件下合金界面微觀結構以及沖擊韌性的演變。
02、研究亮點
1 試樣制備與試驗方法
本章節(jié)介紹了TC11鈦合金沖擊試樣的制備與試驗方法，包括材料來源、試樣加工尺寸、電磁沖擊處理參數（占空比9.09、頻率50 Hz、峰值電流密度57.9 A·mm?²、沖擊時間0~1.76 s）、溫度監(jiān)測（表面最高溫度低于200 ℃）、顯微組織分析（OM、TEM、EDS）以及沖擊韌性測試（夏比沖擊試驗、SEM斷口觀察）的具體流程和條件。
2 試驗結果與討論
本章節(jié)重點分析了不同低能電磁沖擊時間對TC11鈦合金顯微組織和沖擊韌性的影響。研究發(fā)現，未經處理的合金為典型的網籃狀雙相（α+β）組織，而沖擊處理后組織發(fā)生顯著變化：0.44 s沖擊使α片層致密程度降低并出現局部球化，形成鏈狀等軸組織；0.88 s和1.32 s沖擊則提高α片層致密程度并增加β相占比；1.76 s沖擊時α層狀組織致密程度最高。隨著沖擊時間延長，α相占比先減后增，β相占比先增后減。沖擊吸收能量在0.44 s時達到峰值，較未處理合金提高14.1%，更長時間沖擊反而降低韌性。微觀分析表明，0.44 s沖擊在α/β相界面形成中間相層，促進元素跨界面遷移和相變，同時鏈狀等軸組織增強抗裂紋擴展能力。斷口形貌顯示，0.44 s沖擊合金韌窩更密、解理面更少，證實其沖擊韌性最優(yōu)。
未沖擊試驗合金和0.44 s低能電磁沖擊試驗合金的TEM形貌及鉬元素面掃描結果
未沖擊試驗合金和0.44 s低能電磁沖擊試驗合金的沖擊斷口形貌
03、結束語
（1）低能電磁沖擊（沖擊過程中合金表面最高溫度低于200 ℃）促使TC11鈦合金發(fā)生一定程度的相變，在低能電磁沖擊過程中，β相占比先增大后減小，α相致密程度先降低后升高。
（2）隨著低能電磁沖擊時間的延長，試驗合金的沖擊吸收能量先增大后減小，當沖擊時間超過0.88 s后，沖擊吸收能量低于未沖擊試驗合金。當低能電磁沖擊時間為0.44 s時，沖擊吸收能量最大，為170.5 J，相比于未沖擊試驗合金提升約14.1％；沖擊韌性的提高與β相含量的增加、α/β相界面處產生的中間相層和局部球化有關。
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