⑴ 钛合金都有哪些分类类型
钛是同素异构体，熔点为1668℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方晶格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金（titaniumalloys）。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。
α钛合金
它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。
β钛合金
它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。
α+β钛合金
它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%～100%；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。
三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性最好，α+β钛合金次之，β钛合金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。
钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金（钛-钼，钛-钯合金等）、低温合金以及特殊功能合金（钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金）等。典型合金的成分和性能见表。
热处理钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。
⑵ 钛合金线材表面黑黑的涂层是什么，是经过怎样的表面处理 热处理过程中怎么去除
一般为阳极氧化
⑶ 涂层分类
一、常见涂层种类及其性能和应用范围
涂层材料氮化铬（CrN）
氮化钛（TiN）
碳氮化钛（TiCN）
氮化铝钛+碳化钨
碳膜
硬度
HV
1700
2200
3000
3000
摩擦系数0.5
0.4
0.4
0.1
内应力-1.5
-2.5
-4.0
-1.7
处理温度（℃）
400
450
450
450
耐氧化温度（℃）
700
600
750
850
镀膜厚度（微米）
1～6+
1～4
1～4
镀膜颜色银白色
金黄色
灰色
灰黑色
镀膜结构单层膜
单层膜
多层膜
多层膜
特点
附着性好、耐氧化、
耐腐蚀
应用范围最广泛
高硬度、耐磨耗、
韧性良好
综合了TiAlN
和
WC/C
两种特性，
确保加工品质
应用范围
适于切削铜类金
属、成型、膜具及
零件，较传统镀铬
耐磨，并可防止塑
料射出、压铸粉末
烧结等黏着沾粘现
象。
车、铣刀片、钻头、
铣刀、丝攻、切齿
刀工具、冲棒、成
型模具、冲压模、
射出及压铸模具配
件、耐磨耗零件、
机械部件、装饰品
均可适用。是切削
铁金属、塑料成型
模具以及抗磨耗工
件的良好选择。
适用于需要高速切
削、高进给且切削
和成型刃口处常受
冲击的切割、成型、
冲剪工具，比TiN
更具耐磨性和高温
稳定性。但需要注
意被镀材的材质及
表明状况。
适合高速、高硬度
材料切削。镀上此
膜层的高速钢与钨
钢的工具可以有效
保护切刃的磨耗亦
使切屑顺利排出，
能增进钻孔攻牙及
钢材铝合金干式切
削的效果与效率
涂层材料碳化钛（TiC）
碳化钨碳膜
（WC/C）
氮化铝钛（TiAlN）
类钻膜（DLC）
硬度
HV
3500+
1000（微硬度50g
重）
3000~3500
2500（微硬度50g
重）
摩擦系数>0.1(TiC
on
TiC)
0.1
0.4
0.1～0.2
内应力
-1.0
-1.5
N/A
处理温度（℃）
250
450
耐氧化温度（℃）
300
800
350
镀膜厚度（微米）
1～4
1～5
镀膜颜色灰色
灰黑色
暗紫色
灰黑色
镀膜结构
薄膜
多层膜
单层膜
特点高硬度
极佳的润滑性，耐
负载能力佳
极佳抗氧化性、耐
磨耗
润滑性佳,降低摩
耗
应用范围
钻孔、冲模
有极低如钻石般的
摩擦系数，应用在
传动部件、零件。
也可用于非铁金
属，如铜、铝、石
墨的切削
可涂覆在铸铁、不
锈钢、镍基高温合
金、钛合金、碳化
钨、高尔夫球头、
模具等基材上。适
用于高速、干式或
半干式切削和切削
硬化钢。
切铝
金金
数
零良
没有办法复制过来，如果你需要的话，我可以给你pdf文档，给我发Email或者是Hi我、
⑷ 钛合金能喷漆吗
不知道您说的是装修的那一种，表面镀钛的还是像上海代远金属制品有限公司所做的一般工内业上用的容TA1 TA2 TC4 钛合金。像这些钛合金棒材，我们是扒皮磨光状态交货一般，而板材及管材就是酸洗表面，灰白色。所以说这种情况下很少听到说要喷漆。
⑸ 钛合金有什么优良性能
以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。
研究范围：
钛合金可分为结构钛合金和耐热钛合金,或α型钛合金、β型钛合金和α＋β型钛合金。研究范围还包括钛合金的成形技术、粉末冶金技术、快速凝固技术、钛合金的军用和民用等。
应用：
钛合金是一种新型结构材料，它具有优异的综合性能，如密度小（~4.5g cm-3），比强度和比断裂韧性高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，低温韧性良好，抗蚀性能优异，某些钛合金的最高工作温度为550ºC，预期可达700ºC。因此它在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用，发展迅猛。轻合金、钢等的（σ0.2/密度）与温度的关系，钛合金的比强高于其他轻金属、钢和镍合金，并且这一优势可以保持到500ºC左右，因此某些钛合金适于制造燃气轮机部件。钛产量中约80%用于航空和宇航工业。例如美国的B-1轰炸机的机体结构材料中，钛合金约占21%，主要用于制造机身、机翼、蒙皮和承力构件。F-15战斗机的机体结构材料，钛合金用量达7000kg ，约占结构重量的34%。波音757客机的结构件，钛合金约占5%，用量达3640 kg。麦克唐纳 道格拉斯（Mc-Donnell-Dounlas）公司生产的DC10飞机，钛合金用量达5500kg，占结构重量的10%以上。在化学和一般工程领域的钛用量：美国约占其产量的15%，欧洲约占40%。由于钛及其合金的优异抗蚀性能，良好的力学性能，以及合格的组织相容性，使它用于制作假体装置等生物材料。
特点：
钛金属的密度较小，为4.5g/cm3，仅为铁的60%，通常与铝、镁等被称为轻金属，其相应的钛合金、铝合金、镁合金则称为轻合金。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对钛合金材料进行研究开发，并且得到了实际应用。 钛是二十世纪五十年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高、易焊接等特点而被广泛用于各个领域，尤其是强度高、易焊接性能有利于高尔夫杆头的制造。
第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al（铝）-4V（矾）合金。Ti-6Al-4V合金在耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性方面均达到较好水平。Ti-6Al-4V合金使用量已占全部钛合金的75~85%。许多其它合金可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。 目前，世界上已研制出的钛合金有数百种，最著名的合金有二十至三十种，例如，有Ti-6Al-4V</SPAN>、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、Ti-811、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1100、BT9、BT20、IMI829、IMI834等；用于球杆制造的有10-2-3,SP700,15-3-3-3（通常所说的β钛）,22-4,DAT51。
钛合金可以分为α、α+β、β型合金及钛铝金属间化合物（TixAl，此处x=1或3）四类。下表列出了四类典型钛合金及特点。
类别
典型合金
特点
α
Ti-5Al-2.5Sn
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo
强韧性一般，焊接性能好
抗氧化强，蠕变强度较高
较少应用在高尔夫球刊刊头制造上
α+β
Ti-6Al-4V
Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo
强韧性中上，可热化处理强，可焊
疲劳性能好，多应用于铸造刊头
如铁杆、球道木等
β
Ti-13V-11Cr-3Al
Sp700
Ti-15va-3Cr-3Al-3Ni
强度高，热处理强化能力强
可锻性及冷成型性能好
可适用多种焊接方式
TixAl
Ti3Al(α2)及TiAl(Y0
使用温度渴望达到900度，但室温塑韧性差
⑹ 如何在钛合金或其他金属表面获得陶瓷涂层
将不同的生物活性陶瓷材料或生物活性陶瓷材料与其它材料以不同比例混合是完善涂层性能,尤其是调整涂层与金属基体之间热膨胀系数以形成良好结合的有效方法。国内外有很多研究者就这方面做了大量研究。如采用简单的涂覆2烧结法将6P57和6P68玻璃粉均匀混合作为涂层,以达到涂层的热膨胀系数和Ti26Al24V相匹配的目的,并将Bioglass和HA颗粒均匀嵌入涂层表面,其目的是增加涂层的生物活性,同时也保证涂层与基体良好的结合强度。但是,Bioglass和HA颗粒的表面覆盖率应限制在20%以内,因为颗
粒过多会造成应力集中最终导致裂纹的产生
等采用复合电沉积2水热法在钛基体上形成了羟基磷灰石和钛微粒两相分布均匀的复合涂层,涂层中钛微粒的质量分数为6413%～8817%,也达到了调整涂层热膨胀系数的目的。虽然目前等离子喷涂羟基磷灰石是最为普遍的方法并且已经应用于临床,但是仍然存在许多不足
⑺ 钛合金都有哪些表面硬化处理
钛合金表面硬化处理有很多方法.
因为钛合金表面硬化属于功能涂层,一般表面颜色会有改变.
不变色是什么意思?为什么有这种要求?
钛合金表面硬化的基础上保持金属白色是不可能的。
不过可以在钛合金表面做黑色陶瓷膜，耐磨性很好，亚光灰黑色。
⑻ 钛合金硬质涂层怎么去除手印
用弱酸清洗 HF：HNo3：HO2＝1：1：98 清洗后用清水冲干净，加酒精清洗热风吹干。
钛合金表面处理方法主要有：
1、喷砂：钛铸件的喷砂处理一般选用白刚玉粗喷较好，喷砂压力一般控制在0.45Mpa以下，时间为15~30秒，用于去除铸件表面的粘砂、表面烧结层和部分和氧化层。其余的表面反应层结构宜采用化学酸洗的方法快速去除。
2、 酸洗：酸洗能够快速完全去除表面反应层，而表面不会产生其他元素的污染。HF-HCl系和HF-HNO3系酸洗液都可用于钛的酸洗，但 HF-HCl系酸洗液吸氢量较大，而HF-HNO3系酸洗液吸氢量小，可控制HNO3的浓度减少吸氢，并可对表面进行光亮处理，一般HF的浓度在3%~5 %左右，HNO3的浓度在15%~30%左右为宜。
3、交流微弧氧化：通过微弧放电区瞬间高温高压烧结直接把基体金属变成氧化物陶瓷，并获得较厚的氧化物膜。对钛合金表面微弧氧化膜，获得膜的硬度高并与金属基体结合良好，改善了钛合金表面的抗磨损、抗腐蚀、耐热冲击及绝缘等性能，在许多领域具有应用前景。
4、离子注入：主要优点是：a）膜与基体结合好，抗机械、化学作用不剥落能力强；b）注入过程不要求升高基体温度，从而可保持工件几何精度；c）工艺重复性好等。许多研究者报道了氮离子注入对Ti6Al4V合金表面成分、组织结构、硬度及摩擦学性能有良好改善效果。TiC也是超硬相,故钛合金经离子注入碳也同样可以强化钛合金表面。
5、等离子渗氮与喷丸处理：利用直流脉冲等离子电源装置对钛合金表面渗氮处理，采用喷丸形变强化(SP)对渗氮层进行后处理， 在钛合金表面获得由TiN、Ti2N、Ti2A1N等相组成的渗氮层，该改性层能够显著地提高钛合金常规磨损和微动磨损(FW)抗力，但降低了基材的FF抗力。渗氮层的减摩和抗磨性能与SP引入的表面残余压应力协同作用，使钛合金FF抗力超过了SP单独作用。
6、激光熔覆：利用激光熔覆技术可获得优良的涂层，为燃气涡轮发动机零件的修复开创了一条新途径，熔覆合金粉末是CoCrW和WC的机械混合物，提高了高温耐磨和抗腐蚀性能，优点是制备时间短，质量稳定，并消除了由于热影响可能产生的裂纹问题。
7、表面合金化—加弧辉光离子渗镀技术：可以在钛合金的表面直接形成合金层,合金层是具有特殊物理、化学性能的表面渗镀结合层。其特点是不存在膜基结合力问题，无污染，渗速快，根据不同的要求可以在不同的工艺条件得到不同浓度分布、不同渗层厚度的合金层。利用该技术在钛合金表面无氢渗碳，可使表面硬度提高数倍，摩擦系数降低到0.08，渗钽可以提高钛合金的耐蚀性。
⑼ 钛合金涂层的炒锅寿命如何
纯正的钛合金根本不可能拿来做锅子。卖家忽悠人的噱头而已。
从专业的角度说，一般被称为“某某合金”的金属材料，那么这种合金材料其中“某某”这种元素的含量是很高的，一般在50%25以上。就像“钛合金”一样，其中钛元素的含量绝对是50%25以上。钛合金不能做锅子的原因有几点，都是材料本身的特性决定的。1、钛合金有个特性“热传导系数低”，通俗的讲就是“传热速度慢”。传热慢怎么炒菜啊？锅底都烧红了，锅边还是冷的。
2、钛合金是机械加工行业内公认的最难加工的材料之一，其加工成本相当高，是其材料成本的数十倍甚至百倍，这是钛合金制品卖得贵的原因之一。假设用钛合金做一口锅，重1-2公斤，钛合金材料500元一公斤，加工费算十倍，光加工费就几千上万了，这口锅价格不菲啊。
3、钛合金在特定情况下会燃烧。条件是：细小的钛合金碎屑，在200度左右的温度就会燃烧。钛合金密度较低（约是钢材的三分之一到二分之一间），材料较软，锅铲和锅接触难免会铲些金属碎屑，家用的天然气灶温度能到达300度。一些大型企业加工钛合金时都是用液氮作加工冷却的，可想而知钛合金不是那么容易加工的。
建议使用铁锅或是钢锅，其实铁锅是最好的，健康环保。
⑽ 钛合金丝加工工艺有那些
钛及钛合金丝由于具有良好的耐蚀性、比强度高、无磁性、与人体的亲和性好和形状记忆功能等特点, 因而不但广泛应用于航空航天等高技术领域, 而且正越来越多地进入各种民用领域。例如在航天领域广泛应用的钛合金丝紧固件, 不仅可以达到减重、耐腐蚀的目的, 而且是钛合金、碳纤维复合材料等结构件必需的连接件；汽车领域采用钛合金丝制成的弹簧, 同钢弹簧相比, 可减重60%~70%；医疗领域采用的钛合金丝由于具有无毒、质轻、耐生物腐蚀及良好的生物相容性等特性而受到医生及患者的青睐；在海水养殖方面, 用钛丝织成的养殖网使用15 年后仍毫无损坏。
钛及钛合金属于难加工材料, 由于钛的屈强比较高, 一般为0.70~0.95, 弹性较好, 变形抗力大, 而其弹性模量相对较低, 故加工时变形抗力大, 回弹性也较严重；而且在加工过程中的粘着问题对制品的表面质量也产生了极为恶劣的影响。目前, 钛合金丝材的制备工艺通过不断改进、完善,并采用各种新兴技术使钛合金丝材产品的质量迅速提高, 种类不断增加, 应用领域进一步扩大。拉拔仍是现今生产钛合金丝所采用的最普遍方法,通常丝材的生产工艺流程为: 原料→铸锭熔炼→锻造→轧制→拉拔→热处理→检验→成品。本文以丝材的生产工艺流程为主线, 重点介绍丝材的拉伸工艺, 简单介绍丝坯的制备工艺(熔炼、锻造、轧制)以及丝材加工技术。
1 丝坯制备工艺
1.1 熔炼工艺
钛是非常活泼的金属, 在液态下与氧、氮、氢及碳的反应相当快, 因此钛合金熔炼必须在较高的真空度或惰性气体(Ar 或Ne)保护下进行。熔炼技术主要有真空自耗电极电弧炉熔炼、真空自耗电极凝壳炉熔炼、电子束冷床炉熔炼、等离子冷床炉熔炼、真空感应炉熔炼等。从耗电量、熔化速度、成本技术经济指标对比来看, 前两种仍是目前最经济适用的熔炼方法。但真空电弧熔炼对消除钛合金中高密度夹杂和低密度夹杂的能力有限, 而冷床炉熔炼在这方面有独特的优势。熔炼铸锭的质量将影响后续加工工艺以及成品质量, 可通过精选原材料, 选择合理的熔炼工艺参数(熔炼电流、电弧电压、真空度、漏气率、冷却速度、搅拌磁场强度), 严格控制工艺过程, 得到高质量的铸锭。由于丝材尺寸较小, 加工工艺比较复杂, 对合金内部冶金缺陷(偏析、夹杂)的敏感性增加, 因此熔炼工艺对精确控制成分, 减少合金中的杂质含量, 确保丝材优良的性能非常关键。
1.2 锻造工艺
锻造的目的是改善组织、提高金属的综合性能, 为轧制工序提供坯料。其工序基本流程为: 铸锭→加热→开坯锻造→冷却→表面清理→变形坯料→加热→锻棒→检验→成品。
铸锭和变形坯料的加热应选择合适的加热温度、加热速度和加热时间, 并控制好炉内气氛, 才能保证产品质量。加热温度应选择变形塑性好、锻件质量高、变形抗力低的温度范围。铸锭的开坯加热是在(α+β)/β相变点以上100~200℃(β钛合金除外)的范围内; 经过锻造变形的坯料, 粗大的铸造组织已得到一定程度的破碎, 内部组织得到改善, 塑性提高, 因此再锻造加热温度可随退火次数增加而逐渐降低; 成品前的锻造加热, 为防止β脆性的发生, 获得良好的组织及综合性能, 对于α合金和α+β合金应在相变点以下的温度进行, 对于β合金, 实际上是在β区加热和锻造的。由于钛的导热系数低, 在室温下为0.0397K/cm·s·℃, 约是中碳钢的1/4, 在高温时却又相近。因此, 在较低温度加热时应采用慢速, 避免加热过程中表层与中心层形成很大温度差。在高温时, 钛的导热系数增加, 可采用稍快的速度加热。
锻造加工中, 变形温度、变形量以及变形速度对锻件质量有重要的影响, 必须正确控制。如前所说, 一般将锻前的铸锭加热到相变点以上, 因为在此温度下变形抗力低、塑性高, 但若铸锭开坯的变形量过低, 铸态组织将不能得到有效地破碎, 其性能较差, 也将直接影响到后续加工。锻造过程中,若变形量选择不当将严重影响合金的组织与性能。如TC4 合金, 当加热温度高于相变点之上, 而变形量不够大时, 往往得到粗大的片状或针状α间β组织, 也称粗大魏氏组织。这种组织的强度变化不大, 但塑性显著下降。当变形量增大时则出现歪扭程度不同的条状α+β组织, 称为网篮状组织。这种组织的高温性能和断裂韧性有所改善, 而塑性有所下降。应当选择合适的变形量, 得到较细小的具有一定量的等轴初生α加转变的β组织。这种组织的综合性能较好。变形速度对锻件质量也有很重要的影响, 当变形速度过快时, 不仅使变形抗力提高, 而且变形热效应使锻件局部或整体温度过高, 得到的锻件组织和综合性能较差。最后须指出的是: 变形温度、变形速度和变形量绝不是孤立的影响锻件的质量。例如加热温度稍高, 但是用足够大的变形量和较低的变形速度也可以得到较好的组织和性能。
1.3 轧制工艺
轧制加工主要为丝材拉伸提供丝坯, 进一步改善合金组织, 提高金属的综合性能。同锻造工艺一样, 对丝材的组织以及表面质量都有重要的影响。其主要工艺参数有: 加热温度、轧制速度和热轧加工率。
(1) 加热温度
经锻造加工后, 坯料组织均匀性和致密性已经大大提高, 故加热温度可略低于锻造温度。α+β型合金的轧前加热温度一般都稍低于(α+β)/β相变温度, 即在(α+β)相区进行加热, 使轧制过程在(α+β)相区完成, 保证产品的组织性能较好; α型合金的加热温度也在(α+β)相区内, 此时热加工性能良好且室温性能较好; β型合金的加热温度在高于β相变转变温度以上进行, 使其变形在β相区完成, 此时合金的变形抗力小、塑性较好。不同的加热温度对合金的组织性能有很大影响, 如对TC9 棒材在1050 ℃轧制时, 由于其轧制温度在β转变温度以上, 得到的是针状组织, 性能较差。在α+β相区(980 ℃以下)轧制时, 得到的是等轴组织, 其性能较好。
(2) 轧制速度
目前, 钛及其合金轧制时, 由于产量不大, 钛制品长度较短, 大多采用手工操作, 所以不适宜高速轧制。而且轧速过快将造成轧件快速升温, 影响最终产品组织性能。理论计算表明: 轧制速度大于12m/s后, 轧件升温与轧制速度成正比增加; 当轧制速度大于30m/s 时, 终轧温度与加热温度无关。
(3) 热轧加工率
由于变形量的不同, 合金的组织和性能有明显的差别。如在920 ℃下热轧的TC4 棒材, 在28%变形量下轧制, 其组织基本上是α相被β相网格分割成等轴状, 这种组织性能较差；在变形量为44%时, β相网格已被破碎, α相粒度较大, 这种组织性能也较差; 在变形量为66%~78%时, 有大致相同的组织, 以α相为基体, 加上细小分散的α+β组织, 这种组织性能较好。
为充分加工与细化组织, 提高材料性能, 在20世纪70年代,发明了步进轧制工艺,它是一种将轧制和锻造两种变形特点结合在一起的加工方式, 具有锻造的大变形和轧制的高速度等特点。借鉴国外少数先进国家丝材的制备工艺流程为:铸锭→开坯锻造→热连轧成线材。秦伯祥等人研究了采用合金钢热连轧机组, 生产大卷重10mm纯钛高速线材工艺, 并对产品组织、性能、外形、尺寸公差进行了分析讨论, 研究表明, 用该方法生产的产品力学性能良好, 组织均匀一致, 而且表面质量良好。
2 拉伸工艺
2.1 拉伸温度
对冷加工性能差的钛合金常用热拉伸进行加工, 拉伸温度对丝材的组织、性能、间隙元素含量以及表面质量均有重要影响。朱恩科等人对Ti2Cu钛合金丝材拉伸方法的研究结果表明, Ti2Cu 钛合金丝材不适宜冷拉伸, 而热拉伸方法能够顺利拉制出合格的Ti2Cu 钛合金丝材。在拉伸过程中C、O、N 和H 的增加量, 可以通过碱、酸洗和真空退火消除。图1 为在冷拉伸与热拉伸下Ti2Cu 钛合金丝材的拉伸性能,可以看出,冷拉伸时,丝材的抗拉强度随直径减小而增加, 伸长率随直径减小而迅速降低。热拉伸在8mm~6.19mm区间抗拉强度随直径减小迅速增加, 伸长率显著下降, 这是由于只发生了部分再结晶, 硬化作用大于软化作用; 在6.19 mm~1.15mm 区间抗拉强度和伸长率基本保持不变, 这是由于变形造成的硬化和回复再结晶引起的软化作用达到了动态平衡。
2.2 拉伸道次加工率
热拉伸时, 道次加工率的大小主要取决于加工温度和丝材直径。对于在室温下的冷拉伸, 道次加工率主要取决于氧化、涂层的质量和润滑剂的好坏。表1为室温下拉伸时, 随直径变化道次加工率分配的一般规范。
2.3 拉伸应力
在拉伸时, 拉伸应力应小于被拉出金属材料的屈服强度, 这是实现拉伸过程的基本条件。影响拉伸应力的因素很多, 如拉伸温度、拉伸速度、加工率以及模具的圆锥角等等。加工率的增加、拉伸温度的降低、圆锥角过大或过小都将引起拉伸应力的增大; 在直线拉伸时, 拉伸速度对拉伸应力无显著改变, 而在丝材以直线式通过模孔后向牵引绞盘上缠绕时, 拉伸速度超过一定范围将引起拉伸应力的增大。为减小拉伸过程中的拉伸应力,可通过润滑、减小变形量、提高金属变形塑性等方法。为此, 人们研究了多种加工技术, 其中包括辊模拉伸、超声振动拉伸等方法。
2.4 拉伸润滑
由于钛合金拉伸时具有粘附模具的倾向, 造成拉丝困难, 因此除了必须采用良好的润滑剂之外, 还应采取涂层、氧化等其他增强润滑措施。钛合金拉伸前大多进行氧化、涂层处理。采用的涂料有石墨乳、盐石灰、钙基涂层等等, 选择涂层的依据是不仅与所加工的丝材要结合紧密, 与润滑剂之间要有良好的浸润性, 而且要便于清除。拉伸工艺条件不同, 使用的润滑剂也不相同。在钛丝拉伸工艺中, 采用的润滑剂有工业皂粉、石墨乳以及肥皂粉与其他材料的混合物, 应选择与涂层有良好浸润性、热稳定性较好的润滑剂。如在TB2 钛合金丝材加工中, 涂层选择钙基涂层, 辅以自制润滑剂(HTK-SM), 可以获得令人满意的丝材表面。为增强润滑效果, 还常采用增压模来提高丝材的表面质量。
2.5 拉伸模
拉丝模具材质主要有硬质合金、天然金刚石、合成金刚石、聚晶金刚石。细丝生产中常用单晶天然金刚石模。天然金刚石模具虽然造价高, 但经久耐用, 尺寸变化小, 不易出现粘拉磨损、丝材划伤等。为使待加工的丝材顺利通过模具, 实现变形的目的, 形成所需的规格尺寸, 要求加工后的模具形状有利于润滑并减少断丝现象, 有利于产生的变形热量散发得快。由于经过一段时间的拉伸,模具表面发生磨损现象, 即表面因摩擦、撕裂等使模具表面有物质脱落, 会因此划伤丝材表面。因此需要提高模具光洁度, 减少模具缺陷, 加强对模
具的管理控制。
2.6 表面处理
在丝材拉伸过程中, 表面处理也是影响丝材表面质量及组织性能的影响因素。其方式有酸洗、机械抛光、电解抛光、磷化、氧化、电镀等。西北有色金属研究院与有研亿金新材料股份有限公司分别对钛钽合金丝与钛镍合金丝进行了表面处理的研究, 结果表明, 酸洗、机械抛光与电解抛光拉伸试样均表现为韧性断裂, 但电解抛光由于减少了试样表面裂纹源而有效改善了钛镍合金丝材的力学性能, 而酸洗由于减少了表面夹杂物对拉伸的影响, 表现出了比机械抛光更好的综合性能。磷化、氧化处理由于其磷化层和氧化层具有较高的硬度, 可以有效地保证丝材拉伸过程中表面不被划伤, 但在拉伸过程中会出现表面和心部变形不协调性, 容易在表面出现裂纹, 导致材料断裂。电镀后的丝材虽然表面光洁, 但由于易发生氢脆现象, 试样表现为脆性断裂, 材料的力学性能显著降低。
2.7 热处理工艺
钛及钛合金丝热处理时应用最多的是退火,包括中间退火和成品退火, 其目的是提高丝材继续拉伸的加工塑性和达到所要求的成品性能。在制定退火工艺时, 不仅要考虑生产的具体条件, 更重要的应考虑金属的力学性能与变形程度、退火温度之间的关系。如工业纯钛, 随着加工率的增加, 伸长率下降, 而抗拉强度升高, 说明冷加工硬化快, 因此必须进行中间退火。丝材成品的退火温度应根据所要求的成品性能来选择, 以达到最佳的性能匹配。如Ti-2Al-2.5Zr 丝材的优选真空退火温度在700~850 ℃, 在这区间内, 伸长率和抗拉性能均能达到丝材的要求。表2与表3为钛及钛合金丝的一般退火规范, 可以看出, 丝材的退火制度还应考虑丝材的尺寸。实际应用中, 应根据合金成分以及加工工艺, 进行试验研究, 来选择最佳退火工艺。
除退火工艺外, 为达到各种用途所需要的性能, 还常常需要进行固溶时效等热处理。如眼镜架用Ti-22V-4Al 合金丝, 经780℃×30min 退火处理, 其组织均匀, 伸长率达20%以上; 再经520℃×4 h 时效处理, 维氏硬度达到2800MPa, 可达到眼镜架用丝材对材料硬度的技术要求。
3 加工技术
传统的固定模拉伸(即常规拉伸)有着本身固有的缺陷, 其突出问题是模具与变形金属接触面的摩擦以及伴随产生的热效应。为此, 人们发明了多种加工技术来解决上述问题。
(1) 辊模拉伸: 该技术结合了传统的轧制与拉伸的特点, 减少了拉拔力, 增加了道次加工率,降低了加工硬化程度。由于辊模拉伸是在由非传动的、自由旋转的辊轮组成的孔型中拉伸, 将固定模拉伸时材料与模孔的大部分滑动摩擦转变为非常小的滚动摩擦, 从而大幅度减小拉伸摩擦力。辊模拉伸的缺点是尺寸精度没有固定模拉伸高, 适用于粗拉丝, 而在细拉丝中用固定模拉伸进行精整。
(2) 超声振动拉伸: 该方法是从20世纪50年代发展起来的,拉伸时,对拉伸模施以超声振动,可以有效降低拉伸力, 提高道次加工率。
(3) 无模拉伸: 该工艺是采用感应线圈或激光使丝材局部加热软化, 并施加张力使丝材变细。其优点是不需要拉伸模和润滑剂, 变形率大, 效率高, 缺点是成品尺寸均匀性差, 质量不稳定。
(4) 增压模拉伸: 该工艺是指在拉伸模前安装增压喷嘴装置, 在丝材拉伸时, 能造成自动增压强制润滑效果的方法。其优点是断丝频率减少4/5、拉丝模寿命提高20 倍以上、改善表面质量等。
(5) 镀层- 包套集束拉伸: 该方法首先在钛丝表面镀一层低碳钢, 再将镀好的钛丝集束装入低碳钢管内, 然后进行集束拉伸加工并进行中间退火, 加工到最终尺寸后, 用硫酸酸洗将低碳钢包套和镀层除去。其优点是效率高、生产成本低。
(6) 包套- 碎屑挤压: 该工艺是日本东北大学开发的, 主要用于TiNi 形状记忆合金丝的加工,可提高产品质量、降低生产成本。首先通过包覆轧制制备由不同金属片组成的多层复合片材, 各种金属层的厚度比取决于所确定的化学成分, 然后把轧成的包覆片切成碎屑, 将切成的碎屑装填到容器中制成坯料, 并将坯料挤压成细棒, 接着再加工成细丝, 最后通过热扩散处理, 将复合丝转化成想要得到的金属间化合物丝材。
(7) 四辊丝材轧机连轧生产丝材: 这种轧机是由四个轧辊组成一个圆的孔形, 工作时由一个主动辊带动另外三个辊转动。多个这样的机架组成连轧机组可进行钛合金丝材的生产, 从而大幅度提高了丝材的生产率和成品率。
4 结语
钛及钛合金丝材应用广泛, 但其昂贵的价格是阻碍其应用的主要障碍, 需要开发并普及丝材制备新工艺, 以降低丝材加工成本。国外对丝材加工技术研究报道较多, 并且采用了很多新技术,因此国外的钛合金丝材产品质量好、规格多。而国内钛合金丝材生产技术仍然较落后, 生产流程长、效率低、成本高是目前需要解决的问题。因此我国应加大对钛合金丝材加工的研究投入, 尽快提高在该领域的技术水平和装备水平, 生产出质优价廉的钛合金丝材产品, 以适应市场的需求。