熱擠壓對鈦棒、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率低，在熱擠壓時會使表層與內層產生極大的溫差，當擠壓筒的溫度為400度時，溫差可達200~250度。在吸氣強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生極不相同的強度性能和塑性性能，在擠壓過程中就會造成很不均勻的變形,在表面層中產生大的附加拉應力，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程比鋁合金、銅合金，甚至鋼的擠壓過程更為復雜，這是由鈦棒及鈦合金棒特殊的物理化學性能所決定的。

工業(yè)鈦合金金屬流動動力學研究表明,在對應于各合金不同相狀態(tài)的溫度區(qū)中，金屬的流動行為出現極大的差異。因此，影響鈦棒及鈦合金棒擠壓流動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，金屬流動更均勻。擠壓制品要獲得高的表面質量的困難很大。到目前為止，鈦合金棒的擠壓過程必須采用潤滑劑。其主要原因是:鈦在980度和1030度溫度下，會與鐵基或鎳基合金模具材料形成易熔共晶體，從而使模具強烈磨損。

擠壓時影響金屬流動的主要因素:

(1) 擠壓方法。反向擠壓比正向擠壓金屬流動均勻，冷擠壓比熱擠壓金屬流動均勻，潤滑擠壓比不潤滑擠壓金屬流動均勻。擠壓方法的影響是通過摩擦條件的改變來實現的。

(2) 擠壓速度。擠壓速度增加，金屬流動的不均勻性加劇。

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

(4) 金屬強度。在其他條件相同時，金屬強度越髙，金屬流動越均勻。

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

(6) 變形程度。變形程度過大或過小，金屬流動都不均勻。