热挤压对钛棒、钛合金棒等钛合金材料的性能影响分析

钛棒及钛合金棒坯料的热导率低，在热挤压时会使表层与内层产生极大的温差，当挤压筒的温度为400度时，温差可达200~250度。在吸气强化和坯料断面有很大温差的共同影响下,坯料表面和中心的金属产生极不相同的强度性能和塑性性能，在挤压过程中就会造成很不均匀的变形,在表面层中产生大的附加拉应力，成为在挤压制品表面形成裂口和裂纹的根源。钛棒及钛合金棒制品的热挤压过程比铝合金、铜合金，甚至钢的挤压过程更为复杂，这是由钛棒及钛合金棒特殊的物理化学性能所决定的。

工业钛合金金属流动动力学研究表明,在对应于各合金不同相状态的温度区中，金属的流动行为出现极大的差异。因此，影响钛棒及钛合金棒挤压流动特征的主要因素之一是决定金属相变状态的坯料加热温度。在a或a+P相区温度挤压与在p相区温度挤压相比，金属流动更均匀。挤压制品要获得高的表面质量的困难很大。到目前为止，钛合金棒的挤压过程必须采用润滑剂。其主要原因是:钛在980度和1030度温度下，会与铁基或镍基合金模具材料形成易熔共晶体，从而使模具强烈磨损。

挤压时影响金属流动的主要因素:

(1) 挤压方法。反向挤压比正向挤压金属流动均匀，冷挤压比热挤压金属流动均匀，润滑挤压比不润滑挤压金属流动均匀。挤压方法的影响是通过摩擦条件的改变来实现的。

(2) 挤压速度。挤压速度增加，金属流动的不均匀性加剧。

(3) 挤压温度。挤压温度升高、坯料的变形抗力降低时金属的不均匀流动加剧。挤压过程中，如果挤压筒和模子的加热温度过低，外层与中心层的金属温差大，则金属流动的不均勻性增加。金属导热性越好，在锭坯端面上温度分布越均匀。

(4) 金属强度。在其他条件相同时，金属强度越髙，金属流动越均匀。

(5) 模角。模角《(即模子端面和中轴线间的夹角）越大，则金属流动性越不均勻。当采用多孔模挤压时，模孔排列合理，则金属流动趋于均勻。

(6) 变形程度。变形程度过大或过小，金属流动都不均匀。