钛合金管棒型材一般在卧式挤压机上用正挤压方法生产,反挤压法用得较少,且反挤压法一般使用的是立式挤压机,主要用于制造厚壁短管以及正挤压管材用的穿孔毛坯。
挤压温度是影响挤压力的主要外部因素。随着温度的升高,单位挤压力下降。坯料在感应炉加热、表面涂一层60%水玻璃+40%石墨的坯料挤压棒材时,选择的挤压比见表4-21,挤压温度对钛及钛合金的单位挤压力的影响如图4-25所示。
提高挤压温度,可增加金属流动的不均匀性,这是大多数合金热挤压的特征。但是,为了便于在最小的压力下进行挤压,应在能保证制品良好力学性能的条件下尽可能提高挤压温度。对于工业纯钛来说,即使挤压温度高达1038℃(已进入β相区温度范围),对其力学性能也无明显影响。然而,实际上也已证明,在927℃左右的温度下进行挤压是有利的。表4-22和表4-23为部分钛合金的挤压参数。
α+β型合金在β相区内加热挤压时,通常会引起塑性的下降。对于某些允许在较低强度下使用的合金来说,可以通过退火处理来恢复其足够的塑性。同样,对诸如Ti-5Al-2.5Sn等α型合金来说,在低于β转变点温度下挤压可获得最佳的力学性能。
加热温度对挤压TA3和TC4合金棒材力学性能的影响分别见表4-24和表4-25.由表4-25的数据可以看出,在((α+β)/β相转变温度(975~980℃)以上挤压,所得组织为大片层状组织,并保留有清晰完整的原始β晶界,原始β晶粒粗大,使400℃性能达不到性能标准的要求。在低于((α+β)/β相转变温度(920~950℃)时挤压,由于得到初生α+β转变组织,具有良好的综合性能。
对于β型钛合金,在可供选择的挤压温度范围内都是β相,通常采用较高的挤压温度。但是它的热敏感性比较大,温度太高时,β晶粒急剧长大,使塑性降低。其组织和性能不仅与挤压温度有关,而且还与挤压后时效处理规程有关。
对于α+β型钛合金,在选择挤压比时,应注意挤压比与加热温度对制品组织和性能的综合影响。表4-26为在不同温度、不同挤压比时TC9挤制棒材的力学性能。由表4-26可知,在同一温度(如950℃)下挤压,由于挤压比不同,其性能有明显的差别,特别是挤压比为7.8时,其强度、塑性、热稳定性都比较差;在相同的挤压比(λ=5.5)时,随加热温度不同,其性能也有明显的差别。
TC4合金在α+β相区加热时(即920~950℃),采用3~10的挤压比可以获得综合性能良好的制品;而在920℃加热时,采用大挤压比(λ=28.77)挤压时,由于变形热效应使挤压温度升高到(α+β)/β相变温度以上,造成制品出现篮网状组织,其塑性指标降低,疲劳性能变差。
润滑条件不良时,外摩擦增大,挤压力增加。同时,由于外摩擦增大,造成不均匀变形加剧,挤压力增大。如用600t挤压机、φ65mm挤压筒、挤压比入=8.7,在1050℃挤压TA7合金棒材时,其单位压力随润滑条件变化情况见表4-27.
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