熱擠壓對(duì)鈦棒、鈦合金棒等鈦合金材料的性能影響分析

鈦棒及鈦合金棒坯料的熱導(dǎo)率低，在熱擠壓時(shí)會(huì)使表層與內(nèi)層產(chǎn)生極大的溫差，當(dāng)擠壓筒的溫度為400度時(shí)，溫差可達(dá)200~250度。在吸氣強(qiáng)化和坯料斷面有很大溫差的共同影響下,坯料表面和中心的金屬產(chǎn)生極不相同的強(qiáng)度性能和塑性性能，在擠壓過(guò)程中就會(huì)造成很不均勻的變形,在表面層中產(chǎn)生大的附加拉應(yīng)力，成為在擠壓制品表面形成裂口和裂紋的根源。鈦棒及鈦合金棒制品的熱擠壓過(guò)程比鋁合金、銅合金，甚至鋼的擠壓過(guò)程更為復(fù)雜，這是由鈦棒及鈦合金棒特殊的物理化學(xué)性能所決定的。

工業(yè)鈦合金金屬流動(dòng)動(dòng)力學(xué)研究表明,在對(duì)應(yīng)于各合金不同相狀態(tài)的溫度區(qū)中，金屬的流動(dòng)行為出現(xiàn)極大的差異。因此，影響鈦棒及鈦合金棒擠壓流動(dòng)特征的主要因素之一是決定金屬相變狀態(tài)的坯料加熱溫度。在a或a+P相區(qū)溫度擠壓與在p相區(qū)溫度擠壓相比，金屬流動(dòng)更均勻。擠壓制品要獲得高的表面質(zhì)量的困難很大。到目前為止，鈦合金棒的擠壓過(guò)程必須采用潤(rùn)滑劑。其主要原因是:鈦在980度和1030度溫度下，會(huì)與鐵基或鎳基合金模具材料形成易熔共晶體，從而使模具強(qiáng)烈磨損。

擠壓時(shí)影響金屬流動(dòng)的主要因素:

(1) 擠壓方法。反向擠壓比正向擠壓金屬流動(dòng)均勻，冷擠壓比熱擠壓金屬流動(dòng)均勻，潤(rùn)滑擠壓比不潤(rùn)滑擠壓金屬流動(dòng)均勻。擠壓方法的影響是通過(guò)摩擦條件的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

(2) 擠壓速度。擠壓速度增加，金屬流動(dòng)的不均勻性加劇。

(3) 擠壓溫度。擠壓溫度升高、坯料的變形抗力降低時(shí)金屬的不均勻流動(dòng)加劇。擠壓過(guò)程中，如果擠壓筒和模子的加熱溫度過(guò)低，外層與中心層的金屬溫差大，則金屬流動(dòng)的不均勻性增加。金屬導(dǎo)熱性越好，在錠坯端面上溫度分布越均勻。

(4) 金屬?gòu)?qiáng)度。在其他條件相同時(shí)，金屬?gòu)?qiáng)度越髙，金屬流動(dòng)越均勻。

(5) 模角。模角《(即模子端面和中軸線(xiàn)間的夾角）越大，則金屬流動(dòng)性越不均勻。當(dāng)采用多孔模擠壓時(shí)，模孔排列合理，則金屬流動(dòng)趨于均勻。

(6) 變形程度。變形程度過(guò)大或過(guò)小，金屬流動(dòng)都不均勻。