一般認為，TC4鈦合金棒中的氫含量較高或者組織均勻性較差會降低其室溫缺口應(yīng)力斷裂性能。國內(nèi)相關(guān)技術(shù)標準中該類型TC4鈦合金棒規(guī)格的上限為>220mm。目前，未見國內(nèi)外關(guān)于要求缺口應(yīng)力斷裂性能的TC4鈦合金棒材制備工藝研究的公開報道。在工業(yè)化批量生產(chǎn)中，因工藝不當導(dǎo)致此類棒材的缺口應(yīng)力斷裂性能不合格的現(xiàn)象也較為常見。

 

TC4(Ti-6Al-4V)鈦合金于1954年研制成功，現(xiàn)已發(fā)展成為世界各國通用的鈦合金，是一種典型的兩相鈦合金，其小規(guī)格棒材被廣泛應(yīng)用于航空、航天、電站、油田、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域B—4。軋制是生產(chǎn)鈦合金小規(guī)格棒材的主要手段之一，連軋式高速線材生產(chǎn)方式在鋼材生產(chǎn)上應(yīng)用較多，適用于大批量、品種少的產(chǎn)品的生產(chǎn)。鈦合金棒材產(chǎn)品具有小批量、多品種的需求特點，采用連軋式高速線材生產(chǎn)方式進行生產(chǎn)其成本較高，目前鈦合金棒材生產(chǎn)主要采用三輥橫列式軋機，因此對于橫列式軋機軋制變形過程的研究非常必要。軋制變形量作為軋制變形的重要因素之一，對軋制棒材的最終產(chǎn)品性能有著重要的影響，所以對于軋制變形量的研究意義重大。

 

采用兩種工藝制備的小于50mmTC4鈦合金棒鍛造態(tài)的低倍組織。從圖1可以看出，采用工藝1制備的TC4鈦棒的低倍組織均勻性較差，呈現(xiàn)從邊緣部位的模糊晶逐漸向中心部位的半清晰晶過渡的現(xiàn)象；采用工藝2制備的棒材低倍組織均勻性良好，整個試樣均為模糊晶狀態(tài)。這說明采用工藝1進行鍛造，鑄錠和中間坯料心部組織被破碎和細化的程度不夠，這與其總變形量較小直接相關(guān),由于鈦合金變形抗力較大，加之大規(guī)格鈦棒材坯料的體積大，單一直拔變形也很難保證坯料心部變形充分。而工藝2充分利用4500t快鍛機的大噸位鍛造壓力，使大規(guī)格坯料在兩相區(qū)經(jīng)過鐓拔變形，保證了坯料的鍛透性，且利用型砧拔長減少了坯料變形“死區(qū)”，使坯料不同部位均得到了充分變形，獲得了破碎細化良好且一致性較好的組織。(1)采用p相區(qū)開坯和兩相區(qū)鐓拔+直拔的鍛造工藝，可制備出組織、性能和探傷水平均滿足供貨技術(shù)要求的杏350mm大規(guī)格TC4鈦合金棒材。(2)初生a相等軸化良好的組織有利于提高室溫缺口應(yīng)力斷裂性能，方向一致性較強的短棒狀a相組織會降低缺口應(yīng)力斷裂性能。

 

分別在采用兩種工藝鍛造得到的扣50mmTC4鈦合金棒上沿縱向切取長度為75mm的棒材進行兩種溫度的普通退火處理，退火制度分別為Ml(720尤x2h/AC)和M2(790t：x2h/AC)。用肉眼觀察鍛后棒材的低倍組織；分別在鍛造態(tài)和退火處理后的棒襯上1/2半徑處沿橫向截取金相試樣，采用0LMPUS光學(xué)顯微鏡觀察其微觀組織。在退火處理后的棒材1/2半徑處沿縱向線切割得到試樣坯，機械加工成符合標準的室溫拉伸和缺口應(yīng)力斷裂性能的測試試樣，采用lnStron4507拉伸試驗機和DN2缺口拉伸試驗機對試樣進行力學(xué)性能測試，觀察缺口應(yīng)力斷裂試樣缺口區(qū)域的顯微組織。采用S0NIC-138VFD超聲波探傷儀對兩種工藝鍛造得到的TC4鈦合金成品棒材進行超聲波無損探傷檢測。