Ti-811(Ti-8Al-1Mo-1V)合金是美国开发出来的一种近α型耐热钛合金,该合金的最大特点是密度低、弹性模量高,且在400~450℃的蠕变、持久性能优越,具有较高的震动阻尼性能,作为400~450℃应用的航空发动机压气机叶片已广泛应用于多种型号的发动机上。我国在90年代开展该合金的研究工作,对其合金化学成分、显微组织演变、锻造加工工艺、热处理工艺以及对性能的影响进行了较为广泛的研究,实现了工业化生产。但是基于锻造加工生产的叶片棒材还存在显微组织一致性差、高温蠕变性能不稳定、超声波探伤杂波超标的问题,针对这些问题本文基于棒材热连轧生产线,开展航空发动机压气机叶片用Ti-811合金棒材热连轧工艺研究,对提高合金叶片棒材组织、性能稳定性,实现热连轧批量化生产具有重要指导作用。基于宝钛股份热连轧生产线,本文采用有限元法对Ti-811钛合金棒材四道次连续轧制过程进行数值模拟,将模拟出的各道次轧件截面尺寸与热连轧线在用的两相钛合金轧制孔型进行匹配程度验证,同时获得了Ti-811合金在连续轧制变形过程中的应力场、应变场和温度场数值,为制定轧制温度、轧制速度等变形参数提供指导。并在热模拟的基础上,采用Ti-811合金Φ150mm锻造棒坯在宝钛股份热连轧生产线上进行了轧制试验。在轧制速度不变的情况下,分别选取不同的轧制温度和不同的火次变形量进行Φ45mm棒材轧制,研究了不同工艺参数对轧制棒材金相组织和力学性能的影响,并得出了可实现批量化生产的最优工艺参数。通过对Ti-811合金棒坯四道次连续轧制的有限元数值模拟分析,可得出:Ti-811合金在连续轧制过程中的材料宽展与两相钛合金相近,宝钛股份热连轧生产线目前使用的两相钛合金轧制孔型适用于Ti-811合金棒材的轧制。对模拟出的轧件应力场、应变场及温度场分布可知,连续轧制过程中随着轧制道次的增加,轧件应力值逐步下降,应变量逐渐增大且心部变形大于边部,轧件心部变形热温升最大值为14℃。在相同轧制速度和火次变形量下的情况下,通过研究不同轧制温度对棒材组织性能的影响,可得出:当采用两火次轧制、轧制温度均控制在960~990℃(即β-50~80℃),每火次变形量控制在60~80%时,轧制棒材的组织、性能均能满足产品标准要求,但从轧制温度对棒材组织均匀性、力学性能富余量以及超声波探伤实测水平的影响考虑,采用两火均在990℃(即β-50℃)轧制的棒材金相组织更加均匀,综合力学性能更加优异,特别是高温蠕变性能其塑性伸长率可稳定在0.15%以下,超声波探伤性能也更好实测杂波可达到Ф0.8-14dB~-16dB。因此,Ti-811合金棒材在实际生产中,在相同轧制速度和火次变形量下的情况下,推荐轧制温度为990℃(即β-50℃),可得到综合性能优良的棒材。在相同轧制温度和轧制速度的情况下,通过研究不同火次变形量对棒材组织性能的影响,可得出:采用990℃(即β-50℃)轧制时,随轧制火次的增加、第一火轧制变形量的降低,可进一步提升棒材组织均匀性,同时棒材的高温蠕变性能也进一步提高,其塑性伸长率最低可达到0.111%,超声波探伤性能也更加优异实测杂波可达到Ф0.8-16dB。因此,Ti-811合金棒材在实际生产中,在相同轧制温度和轧制速度的情况下,推荐采用三火次轧制,每火次变形量控制在40~60%之间,可得到综合性能优良的棒材。通过本次对Ti811合金棒材热连轧工艺研究,综合上述研究结果可得出,使用Φ150mm锻造棒坯热连轧生产Φ45mm棒材时,最优轧制工艺为:采用三火次轧制工艺,第一火和第二火轧制速度设定为2.3m/s、第三火轧制速度设定为0.3m/s,每火次轧制温度控制在990℃(即β-50℃)、每火次轧制变形量控制在40~60%之间。