TC18(BT22)鈦合金是全俄航空材料研究院于20世紀60年代研制的一型高強高韌鈦合金，也是廣泛應用于伊爾-76、伊爾-86、伊爾-96等大型飛機的結構件材料，極適合用于制成大型自由鍛件和模鍛件，在航空領域已得到了大量應用。

作為一種近β型高強高韌鈦合金，TC18(BT22)的加工工藝尤其是鍛造加工存在一定的特殊性。為了獲得良好的強度、韌性與損傷容限性能的匹配，擴展其在各領域研究的應用，我國一直重點研究TC18(BT22)鈦合金的鍛造加工工藝。科研人員主要研究了TC18鈦合金鍛造棒材經過β區熱處理后的空燒低倍分層現象，利用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡等分析測試手段研究了低倍組織分層后不同區域的組織特征和組織演變特點，為該型鈦合金材料的鍛造組織均勻性控制提供經驗。

實驗中使用的材料為Φ800mm/6800kgTC18鈦合金鑄錠。TC18鑄錠經β區和α+β兩相區的多火次鍛造后，機械加工獲得的Φ210mm的TC18鈦合金棒材。在成品棒材切取15mm低倍試樣片，接著進行空燒熱處理，然后對試樣片出現的組織不均勻現象進行分析。

試樣片的空燒熱處理一般在α+β兩相區預熱后加熱至β相區進行，熱處理制度為835℃保溫60min，隨爐升溫至890～900℃保溫30min，空冷。另一種β區熱處理的溫度為相變點以上40～100℃、30min，空冷。

試驗結果主要有以下三點：

（1）TC18鈦合金棒材在經過不均勻的鍛造加工變形后，在棒材橫截面空燒低倍組織中會出現從表部到心部的宏觀組織分層，這類分層現象的形狀隨鍛造工藝變形方法不同而發生變化，分層的位置主要出現在棒材橫截面的1/4R～1/2R處，其中亮區的α相含量較少，暗區的α相含量較多；

（2）分層組織從邊部到心部宏觀低倍組織存在差異，其中分層邊界部位組織細小，整體偏暗。通過觀察高倍組織，暗區組織中α相含量較多，而亮區組織中的α相含量較少。采用適當的β相區熱處理，α相可以完全溶解，同時粗大的β晶粒內部出現大量的細小的亞晶粒；

（3）在分層組織的不同區域主化學成分無顯著差異，點成分差異是α相與基體β轉變相之間的微觀化學成分差異，空燒低倍組織分層是α相的溶解不均勻的宏觀表象。

造成這種現象的原因是在應變過程中，兩相區的變形程度不一致。隨變形溫度的降低，變形能更大，組織存在存儲畸變能，導致在經過β處理時，α相溶解速度降低，α相可以以一種亞穩定狀態存在。TC18鈦合金棒材在兩相區鍛造時，鍛造過程中的溫降造成了橫截面上存在很大的溫度梯度，使不同區域的α相存在很大的能量差異，最終β相區熱處理后出現分層現象。