鈦及鈦合金作為一種先進的輕量化結構材料，憑借其優異的綜合性能，已成為航空領域最具吸引力的材料之一[1_2]。鈦合金抗蝕性能優異，密度小，疲勞強度和抗裂紋擴展能力好，在航空、航天、汽車、造船、能源等行業具有廣泛的應用前景。

TC4鈦合金是目前應用最廣泛的鈦合金，它的強度高，耐蝕性好，目前國內外市場上多以熱擠壓或斜軋穿孔等方法生產的厚壁管為主【3】。而對于TC4薄壁管材，常用的生產方式為溫軋。由于TC4鈦合金的強度高，冷軋成形難度大，如果能采用直接冷軋生產高強度的鈦合金管材，不僅可以得到高精度的管材，同時也可以滿足對鈦合金高性能應用的需求本文通過對TC4鈦合金不同溫度熱處理和不同變形程度冷軋工藝的實驗，獲得了合理的熱處理和冷軋工藝，并制備出了φ40x1mm 的TC4鈦合金冷軋薄壁管材。

1、實驗

實驗選擇3t重的φ600mmTC4合金鑄錠，化學成分見表l。鑄錠經過鍛造開坯、扒皮制成空心擠壓坯。然后采用箱式電阻爐(控溫精度為±1℃ ，爐溫均勻性±10℃ )加熱，在35MN 臥式快速擠壓機上950℃ 熱擠壓成,φ80mm/11mm的TC4鈦合

金管坯。對擠壓管坯進行酸洗、扒皮、鏜孔后得到φ78mmx8mm管坯，經過4道次兩輥冷軋生產出φ42mmx2mm 的TC4管材，加工率依次為36％ 、44％、33％ 、41％，每道次進行酸洗除油和真空退火，對φ42mmx2mm 管材進行不同車削量的鏜孔，分別得到 42mmx1.3mm、φ42mmx1.5mm、 φ42mmX1.8mm 的TC4管材,然后進行不同變形量的三輥冷軋加工，得到成品φ40mm~1mm成品管材(圖1)。

合金管材的冷軋實驗是在三輥冷軋管機上進行，變形量分別為26％ 、36％ 、46％ ，得到φ40mmx1mm的TC4成品管材。

對冷變形后管材進行不同溫度的真空退火處理，退火溫度為750、800、850、900℃ ，保溫時間為lh，管材隨爐冷卻，并在200℃ 以充氬氣的方式加快冷卻速度。

沿管材縱向切取樣坯，按照GB／T228—2002《金屬材料室溫拉伸試驗法》制樣，在WDW—B100G 電子萬能實驗機上進行拉伸。同時， 按照GB／T5168—2008《α-β鈦合金高低倍組織檢驗方法》標準要求進行金相制備，采用LYMPUSGX51金相顯微鏡進行顯微組織觀察。

2、結果與討論

2.1 TC4合金擠壓管坯的組織及性能

圖2為TC4合金在950℃ 擠壓后的顯微組織。從圖2中可以看出，TC4合金擠壓管坯為雙態組織表2為TC4合金擠壓態(尺)和退火態( )的室溫拉伸性能。

2.2 冷軋變形量對管材微觀組織的影響

分別在26％ 、36％ 、46％不同變形量冷軋后的TC4鈦合金管材上取樣觀察顯微組織，各變形量對應的顯微組織如圖3所示。由圖3可以看出，管材在變形前為等軸組織，隨著變形的增大，等軸組織被拉長，形成纖維狀的變形組織，晶粒細化。隨著變形量的增大。晶粒細化程度越高。

2.3 冷軋變形量對管材力學性能的影響

變形對管材力學性能的影響如圖4所示。隨著變形量的增加，抗拉強度和屈服強度顯著提高，伸長率下降，隨后變化趨勢逐漸變緩。當變形量達到46％時，管材局部出現連續性月牙狀缺陷和裂紋(圖5)。

2.4 退火溫度對管材微觀組織的影響

圖6為不同溫度退火后管材的顯微組織。由圖6可以看出：管材在750℃ 以上退火后，管材組織發生再結晶，隨著退火溫度的升高，等軸再結晶晶粒所占比例逐漸變大。

2.5 退火溫度對管材力學性能的影響

對經36％變形量軋制的管材試樣分別在750、800、850、900℃退火1h后，隨爐冷到200℃，然后充氬氣加快管材冷卻速度。圖7為退火溫度對TC4鈦合金管材室溫力學性能的影響曲線。隨著退火溫度的升高，管材的強度先下降后升高，塑性先升高后下降。當退火溫度為850~C時，管材的強度最低，但塑性最高。塑性決定了管材的冷加工性能，塑性越高，管材加工越容易變形。圖7表明，最適宜管材冷軋的退火溫度為850~C，此條件下屈服強度810MPa，伸長率22％ ，塑性最好。

3、 結論

(1)變形對TC4鈦合金管材冷軋性能影響很大，當變形為36％時，冷軋管材可獲得較好的綜合性能，當變形達到46％時，冷軋管材表面出現連續性月牙狀缺陷和裂紋。

(2)管材在750~900℃退火后，管材組織發生。再結晶，隨著退火溫度的升高，等軸組織所占比例逐漸變大。

(3)隨著退火溫度的升高，管材的強度先后升高，塑性先升高后下降。當退火溫度為850℃時，管材的強度最低，但塑性最高。最適宜管材的退火溫度為850℃ 。此條件下屈服強度8l0MPa，伸長率22％ ，塑性最好。

參考文獻：

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[2] 張亞峰，于振濤，余森，等．冷軋及熱處理對TC16鈦合組織與性能的影響[J]．鈦工業進展，2012，29(3)：11—13．

[3] 金云學，李凱珥，陳洪美，等．軋制工藝對TC4無縫管性能的影響 ．金屬熱處理，2012(9)：88—91

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