TC4鈦合金小規(guī)格棒材連續(xù)軋制工藝研究

TC4鈦合金是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的鈦合金。隨著近幾年科技發(fā)展，該合金在航空、航天、醫(yī)療領(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用，尤其小規(guī)格棒材在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用日益增加。

鈦及鈦合金小規(guī)格棒材一般采用傳統(tǒng)的橫列式軋機(jī)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較低，棒材表面尺寸、平直度等各方面與國內(nèi)外先進(jìn)水平有一定差距。國外一些鈦合金材料生產(chǎn)商為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性，已經(jīng)開始使用熱連軋技術(shù)生產(chǎn)鈦合金小規(guī)格棒材。熱連軋可以提高鈦及鈦合金小規(guī)格棒材的外觀質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期、提高成品率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)?？萍既藛T通過對(duì)TC4鈦合金棒材不同溫度軋制過程棒材組織與性能的研究，旨在為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

實(shí)驗(yàn)材料選用TC4鈦合金，采用二次真空自耗電弧熔煉。鑄錠用快鍛機(jī)在β區(qū)開坯。再在α+β區(qū)變形，經(jīng)過徑鍛機(jī)鍛造出□120mm軋制坯料，采用DSC測(cè)得材料相變點(diǎn)為981℃。然后采用專門針對(duì)小規(guī)格鈦及鈦合金棒材設(shè)計(jì)的連續(xù)軋制設(shè)備，分別進(jìn)行兩種不同軋制溫度實(shí)驗(yàn)：β區(qū)軋制1030℃、兩相區(qū)軋制950℃。經(jīng)過25道次軋制變形，孔型變化如下：□120（粗軋8道次）→□45→扁60→Φ40.2→扁51.8→Φ33→扁41→Φ22→扁33→Φ18→扁27→Φ15→扁22.5→Φ13.5（Φ11.5）→扁17→Φ9.5→扁13.8→Φ8mm。其中選取不同溫度下□45、Φ22、Φ18、Φ15、Φ13.5、Φ11.5、Φ8mm試樣進(jìn)行金相顯微組織分析，對(duì)Φ8mm試樣不同軋制溫度各取6個(gè)試樣采用750℃/30min工藝進(jìn)行熱處理，然后進(jìn)行力學(xué)性能、顯微組織分析。試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）TC4合金在β區(qū)域進(jìn)行連續(xù)軋制過程中，當(dāng)經(jīng)過21道次（Φ13.5mm）加工時(shí)，原始β晶粒完全消失，全部為細(xì)小的再結(jié)晶等軸α，隨著道次加工量增加，等軸α更加細(xì)小彌散。

（2）TC4合金在α+β兩相區(qū)進(jìn)行連續(xù)軋制過程中，當(dāng)經(jīng)過19道次（Φ15mm）加工時(shí)，原始β晶粒完全消失，并且有大量的細(xì)小的等軸α出現(xiàn)，隨著道次量增加全部為細(xì)小的再結(jié)晶等軸α，且等軸α更加細(xì)小彌散，且相同道次加工量較β區(qū)域連續(xù)軋制棒材組織更加細(xì)小彌散。

（3）β相區(qū)和α+β兩相區(qū)連續(xù)軋制的棒材性能均符合GB/T13810標(biāo)準(zhǔn)要求，兩相區(qū)軋制較β相區(qū)軋制棒材性能均有所提高，抗拉強(qiáng)度提高80～90MPa，塑性變化不大。