工業(yè)生產(chǎn)中,,純鈦棒的生產(chǎn)方式主要有鍛造、軋制,、擠壓3種,。鍛造生產(chǎn)的純鈦棒由于鍛造火次多,最終制品表面扒皮量較大,,單邊基本在5mm以上,,但可以生產(chǎn)對組織要求較高的制品。軋制方式生產(chǎn)效率高,,扒皮量小,,單邊扒皮2~3mm即可清除表面的氧化層和軋制缺陷,但目前成熟的軋制棒坯基本在Φ80mm以下,,Φ80mm以上規(guī)格的純鈦棒目前主要還是以鍛造為主,。為了研究更為經(jīng)濟的生產(chǎn)工藝,就鍛造和擠壓相結(jié)合的方式生產(chǎn)品質(zhì)較高的純鈦棒進行探討,,重點研究了鑄態(tài)坯料直接擠壓和鍛態(tài)坯料擠壓對純鈦棒材表面質(zhì)量,、顯微組織和力學性能的影響。
實驗材料為1級海綿鈦(粒度為0.85~12.7mm)經(jīng)兩次真空電弧熔煉制得的純鈦鑄錠,,規(guī)格分別為Φ300mm×1600mm,、Φ600mm×2400mm。Φ300mm×1600mm鑄錠經(jīng)過車床扒皮和中分鋸切,,制備成2節(jié)規(guī)格為Φ292mm×800mm的擠壓錠坯,;Φ600mm×2400mm鑄錠經(jīng)總變形量為80%左右的兩火次鍛造拔長,制備成2節(jié)Φ292mm×800mm的擠壓錠坯,。
實驗采用35MN臥式擠壓機,。擠壓前,用T2紫銅皮包覆坯料表面,以便在高溫擠壓時起到潤滑作用,,防止擠壓坯料粘接模具,。采用石墨、二硫化鉬,、氣缸油質(zhì)量比為1∶2∶5的潤滑劑潤滑擠壓筒,,采用二硫化鉬、氣缸油,、瀝青質(zhì)量比為1∶2∶4的潤滑劑潤滑擠壓模,。模具為65°半錐角的錐形凹模,定徑帶長度為15mm,,擠壓前純鈦錠坯采用電阻爐加熱,,加熱溫度為800℃,保溫時間為3h,,擠壓比為9.57,,擠壓后的純鈦棒直徑為95mm。
制備鑄態(tài)和鍛態(tài)錠坯的金相試樣,,腐蝕劑為體積比為1∶3∶7的HF,、HNO3,、H2O混合溶液,,采用Leica MM-6金相顯微鏡觀察材料的顯微組織。對擠壓后的棒材取樣分別進行金相組織觀察和拉伸性能測試,。試驗結(jié)果表明:
?。?)包覆銅皮擠壓純鈦棒時,采用鍛態(tài)坯料和鑄態(tài)坯料擠壓后棒材的表面質(zhì)量有明顯差異,,鍛造后的坯料可以擠壓得到表面光潔的純鈦棒,,而鑄鈦坯料擠壓后棒材表面有大量的溝槽,表面質(zhì)量很差,。
?。?)純鈦鑄態(tài)坯料因為有粗大的柱狀晶,導致滑移變形難以發(fā)生,,在擠壓過程中主要以孿生變形為主,,金屬流動性較差,擠壓后棒材組織中含有較多的孿晶,。純鈦鍛造坯料為等軸組織,,在擠壓過程中,滑移和孿生同時進行,,流動性較好,,擠壓后棒材組織為細小的等軸組織。
(3)通過較少火次鍛造和擠壓相結(jié)合的方式,,可以生產(chǎn)出表面質(zhì)量和力學性能均符合要求的高品質(zhì)純鈦棒材,。