鈦棒及鈦絲的冷拉拔加工工藝

鈦合金由于具有高強(qiáng)度、高韌性等優(yōu)異的力學(xué)性能，是一種理想的結(jié)構(gòu)性材料。為了達(dá)到很好的固定連接效果，材料必須具備高拉伸強(qiáng)度，同時(shí)也需良好的塑性及彎曲特性。傳統(tǒng)方法采用冷拉加工的不銹鋼絲，但是材料塑性很差，伸長(zhǎng)率不到5%，彎曲特性很差?？蒲腥藛T采用Ti-6Al-4V鈦合金，通過(guò)合金中間隙元素氧的合理調(diào)控，采用軋制坯料熱拉拔的方式，制備出超高強(qiáng)度的TC4鈦合金絲，并分析不同氧含量及工藝控制對(duì)材料力學(xué)性能的影響，以期獲得最佳的制備方法。

通過(guò)對(duì)鈦棒及鈦絲冷拉拔加工過(guò)程的研究,分析了鈦棒及鈦絲冷拉拔前的預(yù)處理工藝和模具參數(shù)對(duì)坯料成形的影響,通過(guò)選擇合理的冷拉拔加工工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)了鈦合金室溫下的冷拉拔生產(chǎn)。 對(duì)通過(guò)熱拉拔生產(chǎn)的鈦棒坯料進(jìn)行了成分檢測(cè)及組織分析,發(fā)現(xiàn)鈦棒及鈦絲經(jīng)熱拉拔后晶粒組織破碎且發(fā)生了不完全再結(jié)晶,晶粒比較細(xì)小呈等軸狀,組織流變方向不明顯,該組織為鈦絲的冷拉拔變形提供了有利條件。經(jīng)熱拉拔后的鈦絲斷口呈明顯的塑性斷裂特征,隨變形程度增加,韌窩底部出現(xiàn)大量孔洞。坯料在760℃、1h退火處理后綜合性能良好,在保證退火質(zhì)量的前提下坯料表面形成一層均勻致密的淡黃色氧化膜。

鈦合金棒坯料拔前經(jīng)過(guò)表面預(yù)處理過(guò)程,成功制得了磷酸鹽潤(rùn)滑涂層及草酸鹽潤(rùn)滑涂層,其厚度分別達(dá)2μm和20μm,各涂層與T鈦合金棒基體結(jié)合致密,為潤(rùn)滑劑的附著提供了良好的載體,同時(shí)可以起到隔離坯料和模具直接接觸的作用。通過(guò)對(duì)鈦棒冷拉拔加工的數(shù)值分析,確定了一定尺寸范圍內(nèi)棒線材冷拉拔模具的形狀參數(shù),當(dāng)工作錐角為10～12°時(shí),變形力處在一個(gè)較低的范圍內(nèi)。通過(guò)鈦棒冷拉拔加工實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)草酸鹽潤(rùn)滑涂層的效果更好,獲得的拉拔坯料表面質(zhì)量更高,連續(xù)拉拔四個(gè)道次后坯料總變形量達(dá)到45%,達(dá)到批量生產(chǎn)要求。鈦棒冷拉拔后,強(qiáng)度上升、延伸率下降,發(fā)生了明顯的加工硬化效應(yīng),退火處理后坯料的塑性恢復(fù),不影響下一道次的冷拉拔加工。鈦合金棒冷拉拔退火后晶粒組織呈等軸態(tài),隨變形量的增大,等軸化程度升高。