高阻尼合金能降低振动和噪音,已在航空航天、汽车等领域应用。Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.3O合金(Gum Metal)具有高强度和高阻尼值,为获得性能更好的合金,本课题基于该成分进行减元设计,采用非自耗电弧熔炼制备Ti-36Nb-xTa-yZr-0.3O合金,通过X-射线衍射仪、拉伸试验机、动态热机械分析仪等研究了Ta、Zr元素及固溶温度对合金显微组织、力学和阻尼性能的影响。热轧态Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.3O合金强度较高,以氧原子间隙固溶强化为主,阻尼性能好。与其相比,Ti-36Nb-3Zr-0.3O合金的抗拉强度和阻尼值都降低,可能是由于Zr、O原子相互作用强,导致引起间隙固溶强化和弛豫的有效氧原子比例降低;而Ti-36Nb-2Ta-0.3O合金的抗拉强度和阻尼值则都升高,可能是由于Ta原子对氧原子束缚作用最弱,影响最小。与上述三种合金相比,Ti-36Nb-0.3O合金的抗拉强度有所升高,阻尼值显著升高,这是因为不含Ta、Zr元素的合金在热轧过程中再结晶,由细小的等轴β晶粒组成,加上可弛豫氧原子比例增加,有利于提高合金的阻尼值,此外,细晶强化和间隙固溶强化共同作用,使合金强度提高。Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金中存在细小的α相,阻尼值稍低于Ti-36Nb-0.3O合金,第二相强化结合间隙固溶强化作用使该合金的强度最高。因此,本课题分别采用Ti-36Nb-0.3O合金和Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金研究固溶温度对合金组织、力学和阻尼性能的影响。固溶态Ti-36Nb-0.3O合金的抗拉强度均高于热轧态,随着固溶温度升高,合金的抗拉强度下降,阻尼值先升高后下降。其中,在1163 K固溶处理的合金阻尼值最高,当振动频率为0.1 Hz时,其阻尼值为0.0464,抗拉强度为865 MPa,同时具有高强度和高阻尼值。这是由于与热轧态合金相比,在1083 K固溶处理的Ti-36Nb-0.3O合金的晶粒尺寸明显减小,组织中存在大量细小而弥散分布的α相。在1123 K固溶处理的合金晶粒尺寸有所增加,α相含量明显降低。在1163 K和1203 K固溶处理的合金晶粒尺寸进一步长大,组织中不存在α相。固溶态Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金的抗拉强度均高于热轧态,随着固溶温度升高,合金的抗拉强度降低,而阻尼值升高。其中,在1203 K固溶处理的合金阻尼值最高,当振动频率为0.1 Hz时,其阻尼值为0.0458,抗拉强度为842 MPa,同时具有高强度和高阻尼值。这是由于在1083K固溶处理的Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金的晶粒尺寸很不均匀,存在大量细小而弥散分布的α相。在1123 K固溶处理的合金晶粒尺寸有所降低,而且较均匀,α相的含量明显降低。在1163 K固溶处理的合金晶粒尺寸稍有增加,α相的含量大幅降低。在1203 K固溶处理的合金晶粒尺寸进一步增加,α相完全消失。