钛合金的力学性能和使用性能在很大程度上取决于其显微组织，钛合金的宏观组织改善基本要通过变形来实现，但通过热处理可以调控钛合金的微观组织，不同的热处理工艺获得的显微组织对应于不同的性能。TC4合金是钛合金中使用最广泛、最成熟的两相合金，其合金用量占钛材用量的80%。现代飞机设计中，为了实现减轻质量、提高性能和节约成本等目的，在满足安全使用的前提下，引入了“损伤容限”的设计。它主要是对整个结构及主要部件材料的断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率、疲劳强度和静强度等力学性能指标进行分析后再进行结构设计。
TC4-DT钛合金是我国研制的符合结构完整性损伤容限设计要求的具有自主知识产权的钛合金厚板，它具有较高的断裂韧性和疲劳强度门槛值以及较低的裂纹扩展速率。本文研究了β相区热处理对TC4-DT合金板材组织和性能的影响。
实验所用材料为自制的TC4-DT合金(30mm厚)板材。板材为α+β两相区加工而成。在热加工板材上分别切取不同方向的试样，热处理后进行性能测试。热处理方案如表1所示。热处理在箱式电阻炉中进行，控温精度±5℃。室温拉伸使用的试样按GB/T16865-97选取，取向分纵、横两种，加工成Φ5mm×25mm的标准试样，以便与后续断裂韧性试样的取向保持一致。拉伸实验按照GB/T228-2002在Instron1185试验机上进行，材料屈服前的拉伸速度为1mm/min，屈服后的拉断速度为5mm/min。本次实验热处理采用β相区固溶＋(α＋β)两相区固溶＋时效的方式。在相同的固溶处理温度下，选择3种冷却方式，以研究冷却速度对合金组织的影响，进而分析热处理制度对合金性能的影响。
表1 热处理工艺
工艺编号
热处理制度
工艺1#
990℃×45min.FC+940℃×1h.FC+540℃×6h.AC
工艺2#
990℃×45min.AC+940℃×1h.FC+540℃×6h.AC
工艺3#
990℃×45min.WQ+940℃×1h.AC+540℃×6h.AC
TC4-DT合金板材β单相区固溶处理后的冷却(炉冷、空冷、水冷)过程中，α相在晶内和晶界呈片状或针状析出，冷速越大，组织越细密，再经两相区处理后，组织趋于稳定化。随固溶时冷却速度的提高，合金板材室温强度逐渐提高，塑性变化不大。经990℃×45min，WQ+940℃×1h，AC+540℃×6h，AC热处理得到的板材综合室温拉伸性能较好。
