鈦及鈦合金坯料的熱導率低,在熱擠壓時會使表層與內層產(chǎn)生的擠壓,極大的溫差,當擠壓筒的溫度為400時,溫差可達200-250°C。鈦及鈦合金制品的熱擠壓過程比鋁合金、銅合金甚至鋼的擠壓過程更為復雜,這是由鈦及鈦合金特殊的物理化學性能所決定的。在吸氣強化和坯料斷面有很大溫差的共同影響下,坯料表面和中心的金屬產(chǎn)生不同的強度性能和塑性性能在擠壓過程中就會造成不均勻變形,在表面層中產(chǎn)生大的附加拉應力成為在擠壓制品表面形成裂口和裂紋的根源。
金屬流動動力學研究表明,在對應于各合金不同相狀態(tài)的溫度區(qū)中,金屬的流動行為出現(xiàn)較大差異。因此,影響鈦及鈦合金擠壓流動性的主要因素之一是坯料的加熱溫度。在0或0+0相區(qū)擠壓與在相區(qū)擠壓相比,金屬流動更均勻。
鈦合金的擠壓過程必須采用潤滑劑,其主要原因在于:鈦在980°C和1030°C溫度下,會與鐵基或鎳基合金模具材料形成易熔共晶體,從而使模具強烈磨損。當使用石墨潤滑劑時,在制品表面可形成深的縱向刮線,這是鈦及鈦合金黏著于模具上工作帶來的后果。采用玻璃潤滑劑擠壓型材時,會導致新類型的缺陷“麻斑”,即制品表面層的裂口。研究表明,“麻斑”的出現(xiàn)是由于鈦及鈦合金的熱導率低,從而使坯料表面層劇烈冷卻、塑性劇烈下降的緣故。擠壓鈦棒及鈦合金棒材時,可能產(chǎn)生大的中心擠壓縮孔,在個別情況下,其深度可達到擠壓長度的1/2。
當金屬和工具之間存在液態(tài)玻璃潤滑層時,玻璃可把出現(xiàn)的裂紋分開,但不能在擠壓過程中將其“治好”。研究確定,“麻斑”的侵人深度為0.5-0.6mm。所以,這種制品只能用于制造沿整個外形都要進行表面加工的零件。
來源:鈦棒,鈦板,鈦合金,鈦管,鈦絲,醫(yī)用鈦材