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钛及钛合金的可锻性和工艺塑性

时间:2022-08-01   访问量:1549

钛合金的可锻性比钢和铝合金差。各类钛合金的流动应力比4340合金钢要高4~5倍。4340合金(应变速率227s)与常用锻造钛合金在应变速率为10s-情况下的流动应力图如图3-3所示。

4340合金钢与常用锻造钛合金在应变速率为10s-1情况下的流动应力图 

金属单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪晶两种方式进行。滑移是在外力作用下晶体的一部分沿一定的晶面和结晶方向相对于晶体的另一部分产生位移,滑移后晶体各部分的位向仍然保持一致。滑移一般是沿着原子排列最密或较密的晶面并沿着原子线密度最大的方向进行的,这些发生滑移的结晶面和方向分别称为滑移面和滑移方向。滑移面及在其上进行的滑移方向构成滑移系。滑移系的多少在很大程度上决定了材料变形的能力。
在外力作用下,变形首先在那些取向最适宜的晶粒中沿最有利的滑移面进行。位错沿滑移面运动一般不能直接穿过晶界,随着变形过程的进行,在晶界附近聚集的位错越来越多,造成的应力越来越大,如多晶体的晶粒有较多的滑移系,变形则转到抗力较小的滑移系进行。面心立方和体心立方晶体结构的滑移系较多,其多晶体表现出良好的塑性。由于位向不同和晶界的约束,各个晶粒变形的先后不一致,有的晶粒变形大,有的变形小,同一晶粒内变形也不一致,从而导致多晶体变形的不均匀性。
钛和钛合金有两种同素异构体。在低温下,六方晶格组织的α相滑移面数目有限,所以塑性变形相对困难,当温度升高时,六方晶格中的滑移面增多,并有一部分六方晶格的α相转变成体心晶格的β相,所以钛及钛合金的塑性随温度的升高而大大提高。当温度超过相变点进入β相区时,金属的组织由六方晶格全部转变为体心立方晶格,这时钛及钛合金的塑性特别高,因此,钛合金一般在热态下进行压力加工。
由于钛合金在高温下与气体有很强的化学亲和力,极容易氧化,在锻压加热过程中,钛合金吸收氧、氢、氮等气体,也容易和碳反应。不但使钛合金工艺塑性降低,而且使材料的性能恶化,其中氢的影响最大。因此,加热中应注意防止污染。
从有关的塑性图可以看出,铸态钛合金只有有限的塑性,经过变形后的材料,塑性大大提高。
变形程度和应变速率对钛合金的工艺塑性有很大的影响,在速度为9m/s的落锤和0.003m/s的液压机上对铸态TA3合金做镦粗试验的结果表明,锤上镦粗的允许变形程度大于45%,而液压机上镦粗的允许变形程度则可达60%.部分钛合金的工艺塑性图如图3-4~图3-17所示。

TA1合金的工艺塑性 

TA6合金塑性图 

TA7,TC2合金塑性图 

TC4合金塑性图 

TC5合金塑性图 

TC6合金塑性图 

TC8合金塑性图 

TC9合金塑性图 

TC18合金塑性图 

TC11合金(铸态)塑性图 

TC11合金塑性图 

TB8合金工艺塑性 

变形温度对三类钛合金和4340合金钢的变形抗力的影响 


亿沐鑫新材料公司产品主要分类:钛棒钛管钛板钛阳极钛箔钛带钛法兰钛丝钛靶材钛设备钛饼钛环钛标准件钛加工件


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