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热挤压过程中钛棒和钛合金棒的结构变化

来源:      2021-9-3 16:05:11      点击:
    钛棒的外观与钢非常相似,密度为4.51克/立方厘米,不到钢的60%。它是难熔金属中密度最低的金属元素。钛的机械性能与纯度密切相关。高纯钛具有优异的可加工性、优异的延伸率和面积收缩率,但由于强度低,不适合用作结构材料。工业纯钛含适量杂质,强度和塑性高,适合制作结构材料。钛及钛合金坯料导热系数低,热挤压时会造成表层与内层之间的温差较大。当挤压筒的温度为400时,温差可达200~250。在吸力强化和钢坯截面温差大的共同影响下,钢坯表面和中心的金属产生了截然不同的强度和塑性,在挤压过程中会造成非常不均匀的变形,并在表层产生很大的附加拉应力,成为挤压制品表面产生裂纹和裂纹的根源。钛及钛合金制品的热挤压工艺比铝合金、铜合金甚至钢的热挤压工艺复杂,这是由钛及钛合金特殊的物理化学性能决定的。
     到目前为止,在钛棒的挤压过程中必须使用润滑剂。主要原因是:钛在980和1030时会与铁基或镍基合金模具材料形成共晶,使模具磨损强烈。使用石墨润滑剂时,产品表面会形成很深的纵向划痕线,这是钛棒和钛合金棒粘在模具上的结果。型材用玻璃润滑剂挤压时,会产生一种新型的缺陷“麻点”,即产品表层的裂纹。研究表明,“麻点”的出现是由于钛及钛合金导热系数低,使钢坯表层急剧冷却,塑性急剧下降。
      钛合金可分为低强高塑性、中等强度和高强度,范围在200 MPa到1300 MPa之间,但总体上可视为高强度合金。它们比被认为是中等强度的铝合金具有更高的强度,并且在强度上可以完全替代某些类型的钢。与铝合金在150以上强度迅速下降相比,部分钛合金在600仍能保持良好的强度。钛是一种致密金属,因其重量轻、强度比铝合金高、高温强度比铝高而受到航空工业的高度重视。鉴于钛的密度是钢的57%,它的比强度(强度/重量比或强度/密度比都叫比强度),耐腐蚀、抗氧化、抗疲劳都很强。四分之三的钛合金用作以航空结构合金为代表的结构材料,四分之一主要用作耐蚀合金。钛合金具有高强度、低密度、良好的力学性能、良好的韧性和耐腐蚀性。此外,钛合金加工性能差,不易切削,热加工时容易吸收氢、氧、氮、碳等杂质。此外,耐磨性差,生产工艺复杂。钛的工业生产始于1948年。随着航空工业的发展,钛工业正以年均8%左右的速度增长。目前,世界钛合金加工材料年产量已达4万多吨,钛合金牌号近30个。