鈦合金的大晶粒超塑性

    超塑性是指金屬及其合金在特定的變形條件下，表現(xiàn)出異常高的伸長(zhǎng)率而不發(fā)生縮頸和斷裂的現(xiàn)象。通常用材料的伸長(zhǎng)率來(lái)衡量，達(dá)到或超過(guò)一定的伸長(zhǎng)率（如200%）則認(rèn)為具有超塑性。

    早期的超塑性理論認(rèn)為超塑性是細(xì)晶材料（直徑d<10μm）在恒溫變形時(shí)所具有的特征，是某些合金特有的現(xiàn)象。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)大晶粒合金、黑色金屬等材料在一定條件下也可得到很高的伸長(zhǎng)率，即出現(xiàn)所謂的大晶粒（晶粒幾十甚至上百微米）超塑性。

    按照鈦合金亞穩(wěn)狀態(tài)下的相組織和β穩(wěn)定元素含量，其分為α、α+β、β型鈦合金三大類(lèi)，進(jìn)一步可細(xì)分為近α型和亞穩(wěn)定β型鈦合金。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)α+β、亞穩(wěn)β型以及β型鈦合金的大晶粒超塑性進(jìn)行了一定的研究

   1、α+β兩相鈦合金退火組織為α+β，β相含量一般為5%~40%，因此在塑性變形過(guò)程中兩相可相互制約使晶粒保持細(xì)小，有利于產(chǎn)生超塑性。

   2、亞穩(wěn)β型鈦合金經(jīng)空冷或水淬后幾乎可全部得到亞穩(wěn)定β相，在退火或固溶狀態(tài)具有非常好的工藝塑性和冷成形性。

   3、β型鈦合金退火后全部為穩(wěn)定的單相β組織，具有良好的冷熱加工性能。在合適的變形條件下，各種類(lèi)型的鈦合金均可獲得一定的細(xì)晶超塑性。

   但是，不同類(lèi)型鈦合金的大晶粒超塑性行為和變形機(jī)制有所不同。

   1、對(duì)于α+β兩相鈦合金，超塑性變形溫度基本都在兩相區(qū)內(nèi)，獲得的伸長(zhǎng)率高，隨著原始晶粒尺寸增大，變形機(jī)制由晶界滑移向晶內(nèi)變形轉(zhuǎn)變。

   2、對(duì)于亞穩(wěn)β型鈦合金，在兩相區(qū)及β相區(qū)變形時(shí)均具有良好的大晶粒超塑性，且產(chǎn)生超塑性的原因主要是由特殊的顯微結(jié)構(gòu)引起的，相應(yīng)的變形機(jī)制可歸納為院①亞晶界擴(kuò)散蠕變機(jī)制；②基于亞晶生成的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制；③亞晶界動(dòng)態(tài)穩(wěn)定化理論。

   3、對(duì)于β型鈦合金，盡管目前的研究較少，但結(jié)果仍顯示其具有一定的超塑性，變形過(guò)程中顯微結(jié)構(gòu)的持續(xù)演變是獲得大晶粒超塑性，保證變形連續(xù)協(xié)調(diào)性的主要原因。