鈦棒及鈦絲的冷拉拔加工工藝

鈦合金由于具有高強度、高韌性等優(yōu)異的力學性能，是一種理想的結構性材料。為了達到很好的固定連接效果，材料必須具備高拉伸強度，同時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，伸長率不到5%，彎曲特性很差。科研人員采用Ti-6Al-4V鈦合金，通過合金中間隙元素氧的合理調控，采用軋制坯料熱拉拔的方式，制備出超高強度的TC4鈦合金絲，并分析不同氧含量及工藝控制對材料力學性能的影響，以期獲得最佳的制備方法。

通過對鈦棒及鈦絲冷拉拔加工過程的研究,分析了鈦棒及鈦絲冷拉拔前的預處理工藝和模具參數(shù)對坯料成形的影響,通過選擇合理的冷拉拔加工工藝參數(shù),實現(xiàn)了鈦合金室溫下的冷拉拔生產。 對通過熱拉拔生產的鈦棒坯料進行了成分檢測及組織分析,發(fā)現(xiàn)鈦棒及鈦絲經熱拉拔后晶粒組織破碎且發(fā)生了不完全再結晶,晶粒比較細小呈等軸狀,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過表面預處理過程,成功制得了磷酸鹽潤滑涂層及草酸鹽潤滑涂層,其厚度分別達2μm和20μm,各涂層與T鈦合金棒基體結合致密,為潤滑劑的附著提供了良好的載體,同時可以起到隔離坯料和模具直接接觸的作用。通過對鈦棒冷拉拔加工的數(shù)值分析,確定了一定尺寸范圍內棒線材冷拉拔模具的形狀參數(shù),當工作錐角為10～12°時,變形力處在一個較低的范圍內。通過鈦棒冷拉拔加工實驗,發(fā)現(xiàn)草酸鹽潤滑涂層的效果更好,獲得的拉拔坯料表面質量更高,連續(xù)拉拔四個道次后坯料總變形量達到45%,達到批量生產要求。鈦棒冷拉拔后,強度上升、延伸率下降,發(fā)生了明顯的加工硬化效應,退火處理后坯料的塑性恢復,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。