本篇文章給大家談?wù)則i-22v是什么材料，以及對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助。

鈦合金是什么？有什么特性？

鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高。20世紀(jì)50～60年代，主要是發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金。

特性：

1、首先肯定是鈦靶可以做出很多種顏色，比如鈦灰色，槍灰色，黑色，仿金色，咖啡色，藍(lán)色，紫色等等還有很多。

2、其次鈦附著力很好，對(duì)于陶瓷和玻璃基片也具有非常好的附著力，所以鈦可用于附著力較差膜材的底膜材料。鈦也可用作薄膜電阻或薄膜電容器的制作材料。

3、鈦對(duì)活性氣體的吸附性很強(qiáng)，蒸發(fā)在汞壁上的新鮮Ti膜形成一個(gè)高吸附能力的表面，有著優(yōu)異的吸氣性能，幾乎能和除惰性氣體以外的所有氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這一性質(zhì)使得Ti在超高真空抽氣系統(tǒng)中作為吸氣劑而得到廣泛的應(yīng)用，如用在鈦升華泵、濺射離子泵中等。

4、耐腐蝕性能，鈦是一種非?；顫姷慕饘?，其平衡電位很低，在介質(zhì)中的熱力學(xué)腐蝕傾向大。但實(shí)際上鈦在許多介質(zhì)中很穩(wěn)定，如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介質(zhì)中是耐腐蝕的。

擴(kuò)展資料：

鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：882℃以下為密排六方結(jié)構(gòu)鈦，882℃以上為體心立方的鈦。

氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質(zhì)。氧和氮在相中有較大的溶解度,對(duì)鈦合金有顯著強(qiáng)化效果,但卻使塑性下降。通常規(guī)定鈦中氧和氮的含量分別在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。

氫在相中溶解度很小，鈦合金中溶解過(guò)多的氫會(huì)產(chǎn)生氫化物，使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對(duì)點(diǎn)蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；對(duì)堿、氯化物、氯的有機(jī)物品、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力。但鈦對(duì)具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。

參考資料來(lái)源：百度百科——鈦合金

鈦合金的特性

強(qiáng)度高,鈦合金的密度一般在4.51g/cm3左右，僅為鋼的60%，純鈦的強(qiáng)度才接近普通鋼的強(qiáng)度，一些高強(qiáng)度鈦合金超過(guò)了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度。因此鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料，可制出單位強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)輕的零、部件。目前飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。熱強(qiáng)度高,使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能保持所要求的強(qiáng)度,可在450～500℃的溫度下長(zhǎng)期工作這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內(nèi)仍有很高的比強(qiáng)度，而鋁合金在150℃時(shí)比強(qiáng)度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達(dá)500℃，鋁合金則在200℃以下。 抗蝕性好,鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對(duì)點(diǎn)蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；對(duì)堿、氯化物、氯的有機(jī)物品、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力。但鈦對(duì)具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。 低溫性能好,鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學(xué)性能。低溫性能好,間隙元素極低的鈦合金,如TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。 化學(xué)活性大,鈦的化學(xué)活性大，與大氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)。含碳量大于0.2%時(shí)，會(huì)在鈦合金中形成硬質(zhì)TiC；溫度較高時(shí)，與N作用也會(huì)形成TiN 硬質(zhì)表層；在600℃以上時(shí)，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會(huì)形成脆化層。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層深度可達(dá)0.1～0.15 mm，硬化程度為20%～30%。鈦的化學(xué)親和性也大，易與摩擦表面產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。 導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量小,鈦的導(dǎo)熱系數(shù)=15.24W/（m.K）約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14，而各種鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)比鈦的導(dǎo)熱系數(shù)約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2，故其剛性差、易變形，不宜制作細(xì)長(zhǎng)桿和薄壁件，切削時(shí)加工表面的回彈量很大，約為不銹鋼的2～3倍，造成刀具后刀面的劇烈摩擦、粘附、粘結(jié)磨損。

Ti是什么材料

Ti是鈦的化學(xué)元素符號(hào)。

鈦是一種化學(xué)元素，化學(xué)符號(hào)Ti，原子序數(shù)22，在化學(xué)元素周期表中位于第4周期、第IVB族。是一種銀白色的過(guò)渡金屬，其特征為重量輕、強(qiáng)度高、具金屬光澤，耐濕氯氣腐蝕。

鈦被認(rèn)為是一種稀有金屬，這是由于在自然界中其存在分散并難于提取。但其相對(duì)豐富，在所有元素中居第十位。 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石，廣布于地殼及巖石圈之中。鈦亦同時(shí)存在于幾乎所有生物、巖石、水體及土壤中。從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法 或亨特法。鈦?zhàn)畛Ｒ?jiàn)的化合物是二氧化鈦，可用于制造白色顏料。其他化合物還包括四氯化鈦(TiCl4)（作催化劑及用于制造煙幕或空中文字）及三氯化鈦（TiCl3)（用于催化聚丙烯的生產(chǎn)）。

什么是鈦合金?

鈦合金是一種復(fù)合金屬材料。鈦合金是一種復(fù)合金屬材料。它的主要基本成分是鈦，再加入一些其他元素，然后化合。結(jié)合的材料是鈦合金，所以稱為復(fù)合金屬材料。但加入一些其他元素后，成品鈦合金以銀灰色和銀白色為主。

鈦合金材料的應(yīng)用

鈦合金材料也用在我們平時(shí)開(kāi)的車上。比如我們看到的一些重型車輛，包括一些賽車，也使用鈦合金材料。但汽車使用鈦合金材料后，可以有效降低油耗，甚至可以有效控制車輛產(chǎn)生的尾氣排放。鈦合金在航空航天領(lǐng)域的使用比例其實(shí)很高，60%的鈦合金材料都用在了航空航天領(lǐng)域。

鈦合金絲加工工藝有那些？

鈦及鈦合金絲由于具有良好的耐蝕性、比強(qiáng)度高、無(wú)磁性、與人體的親和性好和形狀記憶功能等特點(diǎn), 因而不但廣泛應(yīng)用于航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域, 而且正越來(lái)越多地進(jìn)入各種民用領(lǐng)域。例如在航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的鈦合金絲緊固件, 不僅可以達(dá)到減重、耐腐蝕的目的, 而且是鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等結(jié)構(gòu)件必需的連接件；汽車領(lǐng)域采用鈦合金絲制成的彈簧, 同鋼彈簧相比, 可減重60%~70%；醫(yī)療領(lǐng)域采用的鈦合金絲由于具有無(wú)毒、質(zhì)輕、耐生物腐蝕及良好的生物相容性等特性而受到醫(yī)生及患者的青睞；在海水養(yǎng)殖方面, 用鈦絲織成的養(yǎng)殖網(wǎng)使用15 年后仍毫無(wú)損壞。

鈦及鈦合金屬于難加工材料, 由于鈦的屈強(qiáng)比較高, 一般為0.70~0.95, 彈性較好, 變形抗力大, 而其彈性模量相對(duì)較低, 故加工時(shí)變形抗力大, 回彈性也較嚴(yán)重；而且在加工過(guò)程中的粘著問(wèn)題對(duì)制品的表面質(zhì)量也產(chǎn)生了極為惡劣的影響。目前, 鈦合金絲材的制備工藝通過(guò)不斷改進(jìn)、完善,并采用各種新興技術(shù)使鈦合金絲材產(chǎn)品的質(zhì)量迅速提高, 種類不斷增加, 應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。拉拔仍是現(xiàn)今生產(chǎn)鈦合金絲所采用的最普遍方法,通常絲材的生產(chǎn)工藝流程為: 原料→鑄錠熔煉→鍛造→軋制→拉拔→熱處理→檢驗(yàn)→成品。本文以絲材的生產(chǎn)工藝流程為主線, 重點(diǎn)介紹絲材的拉伸工藝, 簡(jiǎn)單介紹絲坯的制備工藝(熔煉、鍛造、軋制)以及絲材加工技術(shù)。

1 絲坯制備工藝

1.1 熔煉工藝

鈦是非?；顫姷慕饘? 在液態(tài)下與氧、氮、氫及碳的反應(yīng)相當(dāng)快, 因此鈦合金熔煉必須在較高的真空度或惰性氣體(Ar 或Ne)保護(hù)下進(jìn)行。熔煉技術(shù)主要有真空自耗電極電弧爐熔煉、真空自耗電極凝殼爐熔煉、電子束冷床爐熔煉、等離子冷床爐熔煉、真空感應(yīng)爐熔煉等。從耗電量、熔化速度、成本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比來(lái)看, 前兩種仍是目前最經(jīng)濟(jì)適用的熔煉方法。但真空電弧熔煉對(duì)消除鈦合金中高密度夾雜和低密度夾雜的能力有限, 而冷床爐熔煉在這方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。熔煉鑄錠的質(zhì)量將影響后續(xù)加工工藝以及成品質(zhì)量, 可通過(guò)精選原材料, 選擇合理的熔煉工藝參數(shù)(熔煉電流、電弧電壓、真空度、漏氣率、冷卻速度、攪拌磁場(chǎng)強(qiáng)度), 嚴(yán)格控制工藝過(guò)程, 得到高質(zhì)量的鑄錠。由于絲材尺寸較小, 加工工藝比較復(fù)雜, 對(duì)合金內(nèi)部冶金缺陷(偏析、夾雜)的敏感性增加, 因此熔煉工藝對(duì)精確控制成分, 減少合金中的雜質(zhì)含量, 確保絲材優(yōu)良的性能非常關(guān)鍵。

1.2 鍛造工藝

鍛造的目的是改善組織、提高金屬的綜合性能, 為軋制工序提供坯料。其工序基本流程為: 鑄錠→加熱→開(kāi)坯鍛造→冷卻→表面清理→變形坯料→加熱→鍛棒→檢驗(yàn)→成品。

鑄錠和變形坯料的加熱應(yīng)選擇合適的加熱溫度、加熱速度和加熱時(shí)間, 并控制好爐內(nèi)氣氛, 才能保證產(chǎn)品質(zhì)量。加熱溫度應(yīng)選擇變形塑性好、鍛件質(zhì)量高、變形抗力低的溫度范圍。鑄錠的開(kāi)坯加熱是在(+)/相變點(diǎn)以上100~200℃(鈦合金除外)的范圍內(nèi); 經(jīng)過(guò)鍛造變形的坯料, 粗大的鑄造組織已得到一定程度的破碎, 內(nèi)部組織得到改善, 塑性提高, 因此再鍛造加熱溫度可隨退火次數(shù)增加而逐漸降低; 成品前的鍛造加熱, 為防止脆性的發(fā)生, 獲得良好的組織及綜合性能, 對(duì)于合金和+合金應(yīng)在相變點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行, 對(duì)于合金, 實(shí)際上是在區(qū)加熱和鍛造的。由于鈦的導(dǎo)熱系數(shù)低, 在室溫下為0.0397K/cms℃, 約是中碳鋼的1/4, 在高溫時(shí)卻又相近。因此, 在較低溫度加熱時(shí)應(yīng)采用慢速, 避免加熱過(guò)程中表層與中心層形成很大溫度差。在高溫時(shí), 鈦的導(dǎo)熱系數(shù)增加, 可采用稍快的速度加熱。

鍛造加工中, 變形溫度、變形量以及變形速度對(duì)鍛件質(zhì)量有重要的影響, 必須正確控制。如前所說(shuō), 一般將鍛前的鑄錠加熱到相變點(diǎn)以上, 因?yàn)樵诖藴囟认伦冃慰沽Φ?、塑性? 但若鑄錠開(kāi)坯的變形量過(guò)低, 鑄態(tài)組織將不能得到有效地破碎, 其性能較差, 也將直接影響到后續(xù)加工。鍛造過(guò)程中,若變形量選擇不當(dāng)將嚴(yán)重影響合金的組織與性能。如TC4 合金, 當(dāng)加熱溫度高于相變點(diǎn)之上, 而變形量不夠大時(shí), 往往得到粗大的片狀或針狀間組織, 也稱粗大魏氏組織。這種組織的強(qiáng)度變化不大, 但塑性顯著下降。當(dāng)變形量增大時(shí)則出現(xiàn)歪扭程度不同的條狀+組織, 稱為網(wǎng)籃狀組織。這種組織的高溫性能和斷裂韌性有所改善, 而塑性有所下降。應(yīng)當(dāng)選擇合適的變形量, 得到較細(xì)小的具有一定量的等軸初生加轉(zhuǎn)變的組織。這種組織的綜合性能較好。變形速度對(duì)鍛件質(zhì)量也有很重要的影響, 當(dāng)變形速度過(guò)快時(shí), 不僅使變形抗力提高, 而且變形熱效應(yīng)使鍛件局部或整體溫度過(guò)高, 得到的鍛件組織和綜合性能較差。最后須指出的是: 變形溫度、變形速度和變形量絕不是孤立的影響鍛件的質(zhì)量。例如加熱溫度稍高, 但是用足夠大的變形量和較低的變形速度也可以得到較好的組織和性能。

1.3 軋制工藝

軋制加工主要為絲材拉伸提供絲坯, 進(jìn)一步改善合金組織, 提高金屬的綜合性能。同鍛造工藝一樣, 對(duì)絲材的組織以及表面質(zhì)量都有重要的影響。其主要工藝參數(shù)有: 加熱溫度、軋制速度和熱軋加工率。

(1) 加熱溫度

經(jīng)鍛造加工后, 坯料組織均勻性和致密性已經(jīng)大大提高, 故加熱溫度可略低于鍛造溫度。+型合金的軋前加熱溫度一般都稍低于(+)/相變溫度, 即在(+)相區(qū)進(jìn)行加熱, 使軋制過(guò)程在(+)相區(qū)完成, 保證產(chǎn)品的組織性能較好; 型合金的加熱溫度也在(+)相區(qū)內(nèi), 此時(shí)熱加工性能良好且室溫性能較好; 型合金的加熱溫度在高于相變轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行, 使其變形在相區(qū)完成, 此時(shí)合金的變形抗力小、塑性較好。不同的加熱溫度對(duì)合金的組織性能有很大影響, 如對(duì)TC9 棒材在1050 ℃軋制時(shí), 由于其軋制溫度在轉(zhuǎn)變溫度以上, 得到的是針狀組織, 性能較差。在+相區(qū)(980 ℃以下)軋制時(shí), 得到的是等軸組織, 其性能較好。

(2) 軋制速度

目前, 鈦及其合金軋制時(shí), 由于產(chǎn)量不大, 鈦制品長(zhǎng)度較短, 大多采用手工操作, 所以不適宜高速軋制。而且軋速過(guò)快將造成軋件快速升溫, 影響最終產(chǎn)品組織性能。理論計(jì)算表明: 軋制速度大于12m/s后, 軋件升溫與軋制速度成正比增加; 當(dāng)軋制速度大于30m/s 時(shí), 終軋溫度與加熱溫度無(wú)關(guān)。

(3) 熱軋加工率

由于變形量的不同, 合金的組織和性能有明顯的差別。如在920 ℃下熱軋的TC4 棒材, 在28%變形量下軋制, 其組織基本上是相被相網(wǎng)格分割成等軸狀, 這種組織性能較差；在變形量為44%時(shí), 相網(wǎng)格已被破碎, 相粒度較大, 這種組織性能也較差; 在變形量為66%~78%時(shí), 有大致相同的組織, 以相為基體, 加上細(xì)小分散的+組織, 這種組織性能較好。

為充分加工與細(xì)化組織, 提高材料性能, 在20世紀(jì)70年代,發(fā)明了步進(jìn)軋制工藝,它是一種將軋制和鍛造兩種變形特點(diǎn)結(jié)合在一起的加工方式, 具有鍛造的大變形和軋制的高速度等特點(diǎn)。借鑒國(guó)外少數(shù)先進(jìn)國(guó)家絲材的制備工藝流程為:鑄錠→開(kāi)坯鍛造→熱連軋成線材。秦伯祥等人研究了采用合金鋼熱連軋機(jī)組, 生產(chǎn)大卷重10mm純鈦高速線材工藝, 并對(duì)產(chǎn)品組織、性能、外形、尺寸公差進(jìn)行了分析討論, 研究表明, 用該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品力學(xué)性能良好, 組織均勻一致, 而且表面質(zhì)量良好。

2 拉伸工藝

2.1 拉伸溫度

對(duì)冷加工性能差的鈦合金常用熱拉伸進(jìn)行加工, 拉伸溫度對(duì)絲材的組織、性能、間隙元素含量以及表面質(zhì)量均有重要影響。朱恩科等人對(duì)Ti2Cu鈦合金絲材拉伸方法的研究結(jié)果表明, Ti2Cu 鈦合金絲材不適宜冷拉伸, 而熱拉伸方法能夠順利拉制出合格的Ti2Cu 鈦合金絲材。在拉伸過(guò)程中C、O、N 和H 的增加量, 可以通過(guò)堿、酸洗和真空退火消除。圖1 為在冷拉伸與熱拉伸下Ti2Cu 鈦合金絲材的拉伸性能,可以看出,冷拉伸時(shí),絲材的抗拉強(qiáng)度隨直徑減小而增加, 伸長(zhǎng)率隨直徑減小而迅速降低。熱拉伸在8mm~6.19mm區(qū)間抗拉強(qiáng)度隨直徑減小迅速增加, 伸長(zhǎng)率顯著下降, 這是由于只發(fā)生了部分再結(jié)晶, 硬化作用大于軟化作用; 在6.19 mm~1.15mm 區(qū)間抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率基本保持不變, 這是由于變形造成的硬化和回復(fù)再結(jié)晶引起的軟化作用達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。

2.2 拉伸道次加工率

熱拉伸時(shí), 道次加工率的大小主要取決于加工溫度和絲材直徑。對(duì)于在室溫下的冷拉伸, 道次加工率主要取決于氧化、涂層的質(zhì)量和潤(rùn)滑劑的好壞。表1為室溫下拉伸時(shí), 隨直徑變化道次加工率分配的一般規(guī)范。

2.3 拉伸應(yīng)力

在拉伸時(shí), 拉伸應(yīng)力應(yīng)小于被拉出金屬材料的屈服強(qiáng)度, 這是實(shí)現(xiàn)拉伸過(guò)程的基本條件。影響拉伸應(yīng)力的因素很多, 如拉伸溫度、拉伸速度、加工率以及模具的圓錐角等等。加工率的增加、拉伸溫度的降低、圓錐角過(guò)大或過(guò)小都將引起拉伸應(yīng)力的增大; 在直線拉伸時(shí), 拉伸速度對(duì)拉伸應(yīng)力無(wú)顯著改變, 而在絲材以直線式通過(guò)?？缀笙驙恳g盤(pán)上纏繞時(shí), 拉伸速度超過(guò)一定范圍將引起拉伸應(yīng)力的增大。為減小拉伸過(guò)程中的拉伸應(yīng)力,可通過(guò)潤(rùn)滑、減小變形量、提高金屬變形塑性等方法。為此, 人們研究了多種加工技術(shù), 其中包括輥模拉伸、超聲振動(dòng)拉伸等方法。

2.4 拉伸潤(rùn)滑

由于鈦合金拉伸時(shí)具有粘附模具的傾向, 造成拉絲困難, 因此除了必須采用良好的潤(rùn)滑劑之外, 還應(yīng)采取涂層、氧化等其他增強(qiáng)潤(rùn)滑措施。鈦合金拉伸前大多進(jìn)行氧化、涂層處理。采用的涂料有石墨乳、鹽石灰、鈣基涂層等等, 選擇涂層的依據(jù)是不僅與所加工的絲材要結(jié)合緊密, 與潤(rùn)滑劑之間要有良好的浸潤(rùn)性, 而且要便于清除。拉伸工藝條件不同, 使用的潤(rùn)滑劑也不相同。在鈦絲拉伸工藝中, 采用的潤(rùn)滑劑有工業(yè)皂粉、石墨乳以及肥皂粉與其他材料的混合物, 應(yīng)選擇與涂層有良好浸潤(rùn)性、熱穩(wěn)定性較好的潤(rùn)滑劑。如在TB2 鈦合金絲材加工中, 涂層選擇鈣基涂層, 輔以自制潤(rùn)滑劑(HTK-SM), 可以獲得令人滿意的絲材表面。為增強(qiáng)潤(rùn)滑效果, 還常采用增壓模來(lái)提高絲材的表面質(zhì)量。

2.5 拉伸模

拉絲模具材質(zhì)主要有硬質(zhì)合金、天然金剛石、合成金剛石、聚晶金剛石。細(xì)絲生產(chǎn)中常用單晶天然金剛石模。天然金剛石模具雖然造價(jià)高, 但經(jīng)久耐用, 尺寸變化小, 不易出現(xiàn)粘拉磨損、絲材劃傷等。為使待加工的絲材順利通過(guò)模具, 實(shí)現(xiàn)變形的目的, 形成所需的規(guī)格尺寸, 要求加工后的模具形狀有利于潤(rùn)滑并減少斷絲現(xiàn)象, 有利于產(chǎn)生的變形熱量散發(fā)得快。由于經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的拉伸,模具表面發(fā)生磨損現(xiàn)象, 即表面因摩擦、撕裂等使模具表面有物質(zhì)脫落, 會(huì)因此劃傷絲材表面。因此需要提高模具光潔度, 減少模具缺陷, 加強(qiáng)對(duì)模

具的管理控制。

2.6 表面處理

在絲材拉伸過(guò)程中, 表面處理也是影響絲材表面質(zhì)量及組織性能的影響因素。其方式有酸洗、機(jī)械拋光、電解拋光、磷化、氧化、電鍍等。西北有色金屬研究院與有研億金新材料股份有限公司分別對(duì)鈦鉭合金絲與鈦鎳合金絲進(jìn)行了表面處理的研究, 結(jié)果表明, 酸洗、機(jī)械拋光與電解拋光拉伸試樣均表現(xiàn)為韌性斷裂, 但電解拋光由于減少了試樣表面裂紋源而有效改善了鈦鎳合金絲材的力學(xué)性能, 而酸洗由于減少了表面夾雜物對(duì)拉伸的影響, 表現(xiàn)出了比機(jī)械拋光更好的綜合性能。磷化、氧化處理由于其磷化層和氧化層具有較高的硬度, 可以有效地保證絲材拉伸過(guò)程中表面不被劃傷, 但在拉伸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)表面和心部變形不協(xié)調(diào)性, 容易在表面出現(xiàn)裂紋, 導(dǎo)致材料斷裂。電鍍后的絲材雖然表面光潔, 但由于易發(fā)生氫脆現(xiàn)象, 試樣表現(xiàn)為脆性斷裂, 材料的力學(xué)性能顯著降低。

2.7 熱處理工藝

鈦及鈦合金絲熱處理時(shí)應(yīng)用最多的是退火,包括中間退火和成品退火, 其目的是提高絲材繼續(xù)拉伸的加工塑性和達(dá)到所要求的成品性能。在制定退火工藝時(shí), 不僅要考慮生產(chǎn)的具體條件, 更重要的應(yīng)考慮金屬的力學(xué)性能與變形程度、退火溫度之間的關(guān)系。如工業(yè)純鈦, 隨著加工率的增加, 伸長(zhǎng)率下降, 而抗拉強(qiáng)度升高, 說(shuō)明冷加工硬化快, 因此必須進(jìn)行中間退火。絲材成品的退火溫度應(yīng)根據(jù)所要求的成品性能來(lái)選擇, 以達(dá)到最佳的性能匹配。如Ti-2Al-2.5Zr 絲材的優(yōu)選真空退火溫度在700~850 ℃, 在這區(qū)間內(nèi), 伸長(zhǎng)率和抗拉性能均能達(dá)到絲材的要求。表2與表3為鈦及鈦合金絲的一般退火規(guī)范, 可以看出, 絲材的退火制度還應(yīng)考慮絲材的尺寸。實(shí)際應(yīng)用中, 應(yīng)根據(jù)合金成分以及加工工藝, 進(jìn)行試驗(yàn)研究, 來(lái)選擇最佳退火工藝。

除退火工藝外, 為達(dá)到各種用途所需要的性能, 還常常需要進(jìn)行固溶時(shí)效等熱處理。如眼鏡架用Ti-22V-4Al 合金絲, 經(jīng)780℃30min 退火處理, 其組織均勻, 伸長(zhǎng)率達(dá)20%以上; 再經(jīng)520℃4 h 時(shí)效處理, 維氏硬度達(dá)到2800MPa, 可達(dá)到眼鏡架用絲材對(duì)材料硬度的技術(shù)要求。

3 加工技術(shù)

傳統(tǒng)的固定模拉伸(即常規(guī)拉伸)有著本身固有的缺陷, 其突出問(wèn)題是模具與變形金屬接觸面的摩擦以及伴隨產(chǎn)生的熱效應(yīng)。為此, 人們發(fā)明了多種加工技術(shù)來(lái)解決上述問(wèn)題。

(1) 輥模拉伸: 該技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)的軋制與拉伸的特點(diǎn), 減少了拉拔力, 增加了道次加工率,降低了加工硬化程度。由于輥模拉伸是在由非傳動(dòng)的、自由旋轉(zhuǎn)的輥輪組成的孔型中拉伸, 將固定模拉伸時(shí)材料與模孔的大部分滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)榉浅Ｐ〉臐L動(dòng)摩擦, 從而大幅度減小拉伸摩擦力。輥模拉伸的缺點(diǎn)是尺寸精度沒(méi)有固定模拉伸高, 適用于粗拉絲, 而在細(xì)拉絲中用固定模拉伸進(jìn)行精整。

(2) 超聲振動(dòng)拉伸: 該方法是從20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的,拉伸時(shí),對(duì)拉伸模施以超聲振動(dòng),可以有效降低拉伸力, 提高道次加工率。

(3) 無(wú)模拉伸: 該工藝是采用感應(yīng)線圈或激光使絲材局部加熱軟化, 并施加張力使絲材變細(xì)。其優(yōu)點(diǎn)是不需要拉伸模和潤(rùn)滑劑, 變形率大, 效率高, 缺點(diǎn)是成品尺寸均勻性差, 質(zhì)量不穩(wěn)定。

(4) 增壓模拉伸: 該工藝是指在拉伸模前安裝增壓噴嘴裝置, 在絲材拉伸時(shí), 能造成自動(dòng)增壓強(qiáng)制潤(rùn)滑效果的方法。其優(yōu)點(diǎn)是斷絲頻率減少4/5、拉絲模壽命提高20 倍以上、改善表面質(zhì)量等。

(5) 鍍層- 包套集束拉伸: 該方法首先在鈦絲表面鍍一層低碳鋼, 再將鍍好的鈦絲集束裝入低碳鋼管內(nèi), 然后進(jìn)行集束拉伸加工并進(jìn)行中間退火, 加工到最終尺寸后, 用硫酸酸洗將低碳鋼包套和鍍層除去。其優(yōu)點(diǎn)是效率高、生產(chǎn)成本低。

(6) 包套- 碎屑擠壓: 該工藝是日本東北大學(xué)開(kāi)發(fā)的, 主要用于TiNi 形狀記憶合金絲的加工,可提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。首先通過(guò)包覆軋制制備由不同金屬片組成的多層復(fù)合片材, 各種金屬層的厚度比取決于所確定的化學(xué)成分, 然后把軋成的包覆片切成碎屑, 將切成的碎屑裝填到容器中制成坯料, 并將坯料擠壓成細(xì)棒, 接著再加工成細(xì)絲, 最后通過(guò)熱擴(kuò)散處理, 將復(fù)合絲轉(zhuǎn)化成想要得到的金屬間化合物絲材。

(7) 四輥絲材軋機(jī)連軋生產(chǎn)絲材: 這種軋機(jī)是由四個(gè)軋輥組成一個(gè)圓的孔形, 工作時(shí)由一個(gè)主動(dòng)輥帶動(dòng)另外三個(gè)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)這樣的機(jī)架組成連軋機(jī)組可進(jìn)行鈦合金絲材的生產(chǎn), 從而大幅度提高了絲材的生產(chǎn)率和成品率。

4 結(jié)語(yǔ)

鈦及鈦合金絲材應(yīng)用廣泛, 但其昂貴的價(jià)格是阻礙其應(yīng)用的主要障礙, 需要開(kāi)發(fā)并普及絲材制備新工藝, 以降低絲材加工成本。國(guó)外對(duì)絲材加工技術(shù)研究報(bào)道較多, 并且采用了很多新技術(shù),因此國(guó)外的鈦合金絲材產(chǎn)品質(zhì)量好、規(guī)格多。而國(guó)內(nèi)鈦合金絲材生產(chǎn)技術(shù)仍然較落后, 生產(chǎn)流程長(zhǎng)、效率低、成本高是目前需要解決的問(wèn)題。因此我國(guó)應(yīng)加大對(duì)鈦合金絲材加工的研究投入, 盡快提高在該領(lǐng)域的技術(shù)水平和裝備水平, 生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的鈦合金絲材產(chǎn)品, 以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。

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