鈦合金憑借其優(yōu)異的強(qiáng)度、耐腐蝕性等特性，在航空航天等高端領(lǐng)域備受青睞。而TC4鈦合金絲材作為重要的鈦合金產(chǎn)品，在冷拉拔加工中卻面臨不少“攔路虎”。不過，科研人員們不斷探索創(chuàng)新，研發(fā)出了多種突破性技術(shù)，讓我們一起來看看吧~

　　TC4鈦合金絲拉拔的“老大難”問題

　　在TC4鈦合金絲材的冷拉拔加工過程中，除了讓人頭疼的粘模問題，還有兩個(gè)關(guān)鍵難題制約著其發(fā)展：

　　1、現(xiàn)有工藝的連續(xù)冷拉拔應(yīng)變量普遍偏小，大應(yīng)變拉拔難度大，難以滿足一些高精度、高性能的需求。

　　2、為了恢復(fù)拉拔塑性而進(jìn)行的中高溫退火處理，會(huì)消除加工硬化效應(yīng)，導(dǎo)致絲材的強(qiáng)度受到損失，影響其在高強(qiáng)度應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)揮。

　　創(chuàng)新技術(shù)破解難題，各有高招

　　面對(duì)這些挑戰(zhàn)，國內(nèi)外的科研團(tuán)隊(duì)紛紛亮劍，推出了一系列新技術(shù)：

　　（1）脈沖電流冷拉拔（EPT）：低溫精密成形新思路

　　大連理工大學(xué)周巖等人采用脈沖電流冷拉拔TC4鈦合金的方法，通過脈沖電流發(fā)揮“神奇作用”——抑制高能錐面

　　經(jīng)過EPT處理后，試樣的抗拉強(qiáng)度雖然降低了42MPa，但延伸率卻得到了顯著提升。這一發(fā)現(xiàn)不僅為TC4鈦合金的低溫精密成形開辟了新路徑，還能減少能耗和高溫氧化風(fēng)險(xiǎn)，讓其在航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力進(jìn)一步擴(kuò)大。

　　（2）階梯式模具布局（ADD）：實(shí)現(xiàn)大應(yīng)變，兼顧強(qiáng)度與塑性

　　波蘭AGH科技大學(xué)J.Kawalko等人則另辟蹊徑，使用階梯式模具布局（ADD）拉拔TC4合金線材。這種工藝通過引入多向應(yīng)變路徑，成功實(shí)現(xiàn)了大應(yīng)變（ε=0.51）。

　　AAD工藝能顯著細(xì)化晶粒（從2.68μm細(xì)化到2.01μm），促進(jìn)棱柱面和錐面

　　（3）固定模拉拔技術(shù)：打造超高強(qiáng)度絲材

　　東南大學(xué)團(tuán)隊(duì)則走了“精細(xì)路線”，采用簡單的固定模拉拔技術(shù)，通過對(duì)冷拉拔工藝及熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行精細(xì)控制，成功開發(fā)出超高強(qiáng)度TC4鈦合金絲制備技術(shù)。

　　用這種技術(shù)制備出的TC4鈦合金絲，抗拉強(qiáng)度超過1400MPa，均勻延伸率還能超過3%，性能相當(dāng)亮眼。

　　鈦合金變形方式還有這些“狠角色”

　　除了冷拉拔變形，鈦合金還有不少厲害的變形方式，在改善性能方面表現(xiàn)出色：

　　（1）等徑角擠壓（ECAP）：Ata Radnia等研究人員采用等徑角擠壓（ECAP）在540℃下對(duì)Ti-6Al-4V合金進(jìn)行兩道次變形，隨后進(jìn)行340℃/1h的退火處理。結(jié)果顯示，ECAP+退火處理使α晶粒尺寸從970nm細(xì)化至550nm，力學(xué)性能顯著提升，屈服強(qiáng)度提高15-25%（達(dá)到1084MPa），抗壓強(qiáng)度增至1843MPa，且韌性提高39%。

　　（2）多向鍛造（MF）：Zherebtsov等通過多向鍛造和溫軋制備出超細(xì)晶Ti-6Al-4V，在550℃、2×10??s?1條件下，合金展現(xiàn)出優(yōu)異的低溫超塑性，延伸率達(dá)到1000%。其中，β相從三叉晶界轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了晶界滑移，使動(dòng)態(tài)粗化速率比靜態(tài)快100倍。

　　（3）基于切削加工的塑性變形技術(shù)：M.Ravi Shankar等人采用這種技術(shù)對(duì)純鈦進(jìn)行近室溫劇烈塑性變形（SPD），成功制備出超細(xì)晶結(jié)構(gòu)。通過控制刀具前角（+20°和-20°）來調(diào)控應(yīng)變，在芯片區(qū)域獲得了約100nm的等軸晶粒，硬度顯著提升至230-247HV（原始材料為144HV）。與高溫等徑角擠壓（ECAP）相比，近室溫變形能抑制位錯(cuò)湮滅，得到的晶粒更細(xì)小，力學(xué)性能也更優(yōu)。