引言

钛与钛合金在金属资猜中占据了沉要职位，具备较高的科学钻研价值与利用价值，也是近年来科研领域的一项沉点内容。在“一带一路”建议与“中国造作2025”规划纲领不休深入的新时期，由造作大国转变为造作强国已成为我国现阶段肩负的沉要工作之一。

在实现此项工作的过程中，造作业涉及的沉点领域如航空航天设备、海洋工程设备、高技术船舶、先进轨路交通设备、新能源汽车、高机能医疗器械等各方面造作内容都与钛合金息息有关，钛合金资料发展也相应步入关键阶段。在此布景下，索求钛合金板材热加工机能也相应成为新时期造作业必要深刻研习的沉要课题。

1、TC1钛合金有关概述

钛与钛合金是新时期日渐为人所器沉的金属资料，自身具备较多优势，如密度低、比强度高、工作温度领域广、耐蚀性强等，在航空航天等各领域得到了宽泛利用。TC1钛合金在低温与超低温状态下仍能维持自身力学机能，且具备优良的低温机能，因而钛合金属于低温结构资料。在此基础上，钛合金具备较强的化学活性，能与大气中的氧、氮、氢、二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反映。当钛合金中的含碳量大于0.2％时，钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15mm，硬化水平为20％～30％。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表表产生粘附景象。钛合金拥有强度高而密杜字幼，机械机能好，韧性和抗蚀机能很好。但钛合金工艺机能相对不梦想，不易进行切削加工难题，在对钛合金进行热加工时，其极易吸收大气中的氢氧氮碳等杂质。且钛合金抗磨性差，出产工艺相对复杂。钛合金在工业化出产领域中的利用自1948起，新时期由于航空工业发展需要，钛工业发展更为迅速。在不休索求中，钛合金至今已有近三十种型号，其中宽泛使用迪胙合金为Ti-6AI-1V(TC1)、Ti-6Al-4V(TC4)、工业钛（TA1、TA2和TA3）等[1]。

2、热加工工艺有关概述

2.1热冲压工艺

冲压成形是金属加工蹊径中相对传统的一类，此工艺重要在于分离板料或成型。其中成型工艺必要首先保险预防板料呈显炱裂，同时利用板料自身的塑性，将其加工变形，使其成为所需状态的同时具备所需尺寸。在提倡可持续发展的新时期，节能环保等理想日渐深刻人心，且出产安全也相应日渐为人所器沉，新能源汽车造作工艺成了日渐为人所器沉的新领域，钛合金资料在其中的利用也日渐宽泛，热冲压技术的利用频率随之提升。在利用热冲压工艺时，必要将加工变形迪胙合金板材进一步加热，使其升温至高于资料结晶的温度，再将其冲压成形。热冲压工艺的重要道理在于利用钛合金资料在高温环境下变形抗力不及的特质，金属塑性加强而提升资料成形成效。在资料成形后则必要实时冷却，以此提升资料强度[2]。

传统冲压工艺普遍为冷冲压，热冲压工艺与之相比更具优势。在使用热冲压工艺时，资料自身变形抗力能相应降低，从而更易实现塑性变形。在此过程中，资料在接受冲压时所受的压力也随之减幼，压力机的吨位需要也相应降低，回弹的节造情况也相对更为梦想，钛合金板材造成的零件尺寸更为精准。但在享受此类优势的同时，热冲压工艺自身也必要投入更多成本，其出产线投资数额更大，模具设计流程更为复杂，出产成本随之提升，且对出产环境要求更高，尤其对空气环境具备较高要求。且热冲压出产过程中废品率也相对更高，出产效能相对不梦想。我国对热冲压工艺的索求相对起步较晚，2009年由大连理工大学汽车工程学院胡平教授团队与长春伟孚特汽车零部件有限公司结合开发出了国内第一条具备齐全自主知识产权的高强钢板热成形出产线，至今仅具备十余年汗青，仍需在后续发展过程中不休索求更多先进工艺[3]。

2.2拉深工艺

拉深工艺也被称作拉延工艺，此工艺必要利用特定模具将平板毛坯造成开口零件，也属于一种冲压工艺。此工艺在冲压行业中占据的比例相对不大，现阶段我国能做好冲压工艺的企业数量也相对有限。拉深工艺涉及的手法相对丰硕，如陆续冲压拉深、传送式拉深、机械手模组式拉深、液压拉深等。拉深工艺涵盖的出产方式相对复杂，具备较强的综合性，在构筑、汽车、五金等各个行业都得到了宽泛利用。为使拉深工艺得到进一步利用，索求钛合金板材热加工机能也是每位从业人员必要思考的沉要问题。

3、TC1钛合金板材热加工机能试验

3.1资料与设备

此项试验必要筹备厚度为1mm的TC1钛合金板材，同时筹备Gleeble-3500热仿照试验机。

3.2步骤与过程

在测试TC1钛合金板材热加工机能时，相对常见的试验为高温单向拉伸试验。经此试验所获得的资料强度数据与塑性机能数据具备较大作用，对TC1钛合金板材后期设计工作、选材工作、新资料研造工作、资料采购与验收工作、产品质量节造工作、设备安全评估工作等各个环节都具备极为沉要的参考价值与利用价值[4]。

在试验之前，必要对试件做好清洁工作，并在其标距段上焊接热电偶，以此监控其温度变动，尔后再对试件进行装夹，使试验环境维持真空状态。随后即可投入试验，行将试件加热，达到试验温度后再保温五分钟，保险试件各部位温度呈均匀散布状态。但试件在受热后将出现膨胀变形等景象，为应对此景象则必要实时调整夹具地位，预防热膨胀影响试件长度。在实现各项操作后，仍需凭据设定的应变速度拉伸试件，以0.01、0.001、0.0001s^-1进行拉伸，直至试件断裂，热电偶根基能在试件断裂时脱落，而脱落后即终止数据采集，即可导出试验数据，如图1所示。

3.3了局与分析

由TC1钛合金高温单拉流动应力曲线（图2）可知，同业温度时TC1钛合金应变速度降落的同时，流动应力也随之降落，但最大断裂应变则随应变速度降落而增大。由金属普遍存在的物理属性来看，应变速度增长后，金属的变形抗力也随之增长，且温度升高对此景象产生的影响更为显著。当温度升至500℃、应变速度为0.01s^-1与0.001s^-1时，反映应力的应变曲线所阐发出的硬化阶段也相对较长，应力升至最大后即出现迅速降落的情况，此情况下加工硬化更为重要。而在500℃、0.0001s^-1时，试件出现屈服，应力迅速升至最大，同时能在短功夫内维持不变，再缓慢降低，整体出现出热软化特点。当变形温度为550℃、600℃、650℃时，试件出现屈服后，其流动应力迅速升至最高，试件也相应步入平衡应力状态。当应变逐步增长后，温度一样但应变速度分歧的情况下出现的应力差距也具备较为显著的法规，此景象注明热软化的作用相对显著，动态再结晶情况也相应存在[5]。

3.4总结与瞻望

3.4.1总结

在对厚度为1mm的TC1钛合金板材进行分歧温度环境下的变形试验，探索了TC1钛合金板材在各个温度下的热加工机能，明确了TC1钛合金板材高温情况下的拉伸变形能力，总结出了TC1钛合金在分歧变形前提下的拉伸真实应力应变曲线。最终得出TC1钛合金板材热加工机能共存在七项特质：

其一，TC1钛合金在室温下抗拉强度相对较高，根基能达到1288MPa，但室温下的塑性相对较差。当对TC1钛合金板材加热后，温度升高的同时流动应力相应降低。在变形温度高于600℃时，TC1钛合金塑性出现了显著提升，均匀抗拉强度降落至620MPa。

其二，当TC1钛合金板材处于高温与低应变速度时，板材自身塑性相应出现较大提升。

其三，当TC1钛合金板材拉伸温度上升至700℃时，合金出现动态再结晶的情况。处于热拉伸状态中的TC1钛合金板材重要微观组织演变机造为动态回复与动态再结晶。当TC1钛合金板材处于850℃时，其拉伸机能相对较为梦想，此温度下的TC1钛合金板材均匀伸长率可高达60%。因而在对TC1钛合金板材进行热加工时的建议温度可维持在700℃—850℃之间。

其四，当室温达到300℃之间，TC1钛合金薄板成形性相对不梦想，难以将其拉深成为圆筒件。但在300℃时，则可拉深出合格的圆筒件，其极限拉深指数为0.66。

由此可知300℃是TC1钛合金板材能被成功拉深的临界成形温度，此数值能为后续造作提供参考价值[6]。

其五，当TC1钛合金板材所处温度达到800℃时，高强TC1钛合金薄板的LDR值升至最大，此值为2.28，注明800℃为TC1钛合金板材的最佳拉深温度。遵循不休加热后的反映可知，加热温度也是影响TC1钛合金板材拉深机能的沉要成分之一。

其六，优质TC1钛合金板材的热拉深工艺参数为温度800℃，冲压速度10%（4mm/s），压边力为10kN，其光滑方式为高温光滑脂。

其七，为使TC1钛合金板材提升塑性，可采取提升加热温度的方式，此方式的重要道理在于位错活动易使再结晶导致的晶粒细化。当温度不休提升后，TC1钛合金拉深件断裂大局也相应出现变动，由脆性断裂转变为韧性断裂，资料自身的塑性加工机能也相应得到了较为梦想的改善。

3.4.2瞻望

在使用TC1钛合金板材实现此项试验之余，仍存在必要进一步强化的部门。

首先，此项试验选择了热轧TC1薄板，此类薄板向异性与冷轧板相比更幼，拉伸试验仅能选择沿板料轧造方向截取拉伸状貌。但在现实拉深试验中仍存在相对显著的凸耳情况，为预防此类情况，可在后续工作中沿其他方向截取拉伸状貌，如沿轧造方向45°角的方向截取等。在此基础上也可强化对TC1钛合金拉深件凸耳情况的探索，在后续工作中预防凸耳情况出现[7]。

其次，对TC1钛合金板材的拉深试验可扭转其应变速度，也可扭转拉伸状貌，以此进一步索求TC1钛合金板材的超塑性变形钻研。而在拉深试验中也可进一步深刻观察形成杯形件的各部门金相，如增长对筒底部门的观察、增长对底部圆角部门的观察、增长对凸缘部门的观察等，以此对TC1钛合金板材执行更为全面的探索。

最后在TC1钛合金板材拉深试验中也可选择各类其他厚度进行钻研，以此为试验增长校本数量，使TC1钛合金板材的各项个性具备更为明确的展示，为TC1钛合金板材的后续利用提供更多具备参考价值的建议，为利用TC1钛合金的各个领域提供有力保险。

4、结语

综上所述，TC1钛合金板材在新时期造作业中占据了沉要职位，但钛合金板材在室温下塑性变形领域较幼，不易成形，在加工过程中必要使用热成形的步骤实现加工。TC1钛合金板材在热变形时的流动应力也相应存在变动，温度升高时流动应力降低，应变速度减幼时流动应力也随之降低。同时TC1钛合金板材屈服强杜纂抗拉强度则随温度升高与应变速度减幼而降低，伸长率则接受温度升高而增大。在明确钛合金板材各方面机能的基础上，有关从业人员可遵循造作需要选择最为适当的加工方式，使钛合金板材在我国造作业中阐扬更大作用，为我国顺利转型为造作强国奠定坚实基础。

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