TC4钛合金拉拔工艺探索.doc

TC4钛合金拉拔工艺探索.docT C4钛合金拉拔工艺探索
来源:admin 发布时间:2013-04-16 10:58:31
摘要：通过对TC4钛合金棒线材冷拉拔加工过程展开研究，选择合理的冷拉拔加工工艺参数，实现了 TC4钛合 金室温下的冷拉拔生产。
关键词：TC4钛合金冷拉拔加工工艺参数
前言：钛合金具有的良好的耐蚀、比强度、无磁性及高低温性能等特点成为令人瞩目的高性能新材料，二十世 纪五十年代以后在军用和民用领域应用都极具活力。在航空航天领域，钛和其合金主要用于航空航天和军事工业上 面，钛在航空航天上的应用约占钛总产量的70%左右：在民用方面，高尔夫球头、民用自行车、各种钛制容器(压 力容器，化学、电镀液槽)等也进入了人们的生活：医学领域，医用钛合金无毒质轻、比强度高。具有的极好的生 物相容性和耐腐蚀性，也是较为理想的医用金属材料、可用于作植入人体的植入物等。此外，建筑行业、农业和畜 牧业、核工业、军械方面、汽车行业都出现了良好的发展势头。
TC4 (T1-6A1-4V)钛合金是上世纪五十年代发展起来的一种中等强度a+B两相型钛合金，它含有6% a稳定元素 铝和4%B稳定元素锐。该合金凭借其高强度、高的比强度和良好的高温蠕变性等优异的的综合性能，成为航空航天 工业中重要的结构材料。这种合金不仅室温抗拉强度极高，而且在高温下也具有较高的抗拉强度。TC4 (T1-6A1-4V) 钛合金是各种钛合材料中应用最广泛的一种双相型钛合金，它具有优良的综合性能、良好的工艺塑性、超塑性和耐 腐蚀性，适用于各种压力加工成形及各种方式的焊接和机械加工，同时对热应力也存在一定的敏感性TC4钛合金的 室温强度高，在150-350°C间具有较好的耐热性。此外，还具有良好的焊接性，焊后不作任何处理即可使用，也可 以通过焊后固溶处理和时效处理进一步获得强化。TC4钛合金连接件作为钛合金应用的重要手段，有着简化部件整 体加工工序、提高材料利用率、降低成本、减轻结构重量、提高生产效率等方面的优势。在汽车领域中用钛丝制成 的弹簧可减重
50% ；钛合金线材制成的钏钉连接件已普遍应用于航空航天飞机上；在海水养殖方面，用钛丝织成的 养殖网使用15年后仍毫无损坏，且无毒不污染环境；在工具、连接件方面，钛丝用作钛屋顶连接用螺丝、穿孔螺栓 等，也可以制成钛钉、登山工具、防弹衣、锁、夹具器件；在医疗方面，人工齿根、固定骨折部位的螺栓、人工半 月板等人体植入件也需要用钛丝；另外采用直径0. 7mm以下的细钛丝制成的控制线缆以便将器具导入血管和内脏； 随钛合金板棒材的大量应
一、TC4 (T1-6A1-4V)钛合金的化学成分及其特点
化学成分(重量百分比)
Chemicai composition(WT%)
牌号
化学成分组
钛
(Ti)
铁
(Fe)
碳
(C)
氮
(N)
氢
(H)
氧
(0)
猛
(Mn)
铝
(A1)
机
(V)
其它杂质
单一
总和
TC4
Ti-6A1-4V
余量
W0. 30
W0. 10
W0. 05

W0. 20
/
5. 5〜6・8
3. 5〜4・5
W0. 1

TC4 含钛(Ti)余量，铁(Fe) WO. 30,碳(C) WO. 10,氮(N) WO. 05,氢(H) W0. 015,氧(0) W0. 20,铝(Al) 5. 5〜6. & 锐(V)3. 5〜4. 5
TC4钛合金的名义成分为T1-6A1-4V,实际生产中随着工艺操作的变动会有所误差，合金元素的高低及杂质含量 多少都会影响材料的变形性能，此外材料在热变形过程中的氧化和吸氢吸氮也会影响材料的加工性能。对经热拉拔 变形后的TC4钛合金坯料进行成分分析，大多的TC4拉拔坯料成分中，Al、V元素含量比名义成分偏高，其中A1元 素作为唯一有效的a型稳定元素，在高低温都起到强化基体的作用，同时还可以降低合金的比重，其含量的提高可 以是材料强度提高。Si元素则易在位错附近偏聚，从而有效阻止位错攀移，提高合金的抗蠕变性。合金成分中未发 现
H、0等被视为有害的元素，证明材料的成分良好，有利于成形加工。
二、钛合金棒线材的生产方式
钛合金棒线材的生产方式有多种，归纳起来有：旋锻、轧制、拉拔。采用旋锻和轧制虽然生产率可以得到一定 提高，但这两种工艺在进行成加工时难以保证产品的尺寸精度和表面质量，并且线材细化到一定程度后，采用拉拔 工艺能获得更好的组织性能和表面精度。在日本，钛加工材的生产则是采用钢铁加工设备进行，根据钛材固有的特 性，在设备、工艺上不断改进，以提高生产率，改善加工钛材的尺寸精度及表面质量，满足不同用途的使用要求， 但钢铁加工设备复杂，生产缺少了灵活性，不符合钛合金棒线材生