純鈦及Ti-6Al-4V鈦合金由于具有高比強(qiáng)度、高韌性等優(yōu)異的力學(xué)性能，較低的彈性模量、耐腐蝕，在化工、航空及醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，尤其是近年來(lái)醫(yī)療領(lǐng)域的新型β鈦合金設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。而目前國(guó)內(nèi)外對(duì)鈦合金的研究主要針對(duì)兩相鈦合金及新型β鈦合金，有關(guān)純鈦研究報(bào)道較少。

　　作為單一相多晶體金屬材料，除材料本身化學(xué)成分的影響外，純鈦的力學(xué)性能主要與微觀晶粒尺寸及其分布有關(guān)，而純鈦的微觀組織與其熱加工、熱處理有關(guān)。工業(yè)純鈦采用鍛軋熱加工后進(jìn)行再結(jié)晶退火處理，退火溫度一般在600～700℃范圍內(nèi)。科研人員研究純鈦在等溫加熱過(guò)程中再結(jié)晶晶粒生長(zhǎng)行為，分析討論等溫保溫時(shí)間對(duì)純鈦晶粒尺寸的影響。

　　實(shí)驗(yàn)選用TA3工業(yè)純鈦，化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：0.22%O、0.002%H、0.022%N、0.013%C、0.17%Fe。原始鑄錠經(jīng)鍛軋加工成Φ20mm棒材，作為實(shí)驗(yàn)材料。將實(shí)驗(yàn)棒材切割成Φ20mm×20mm的金相分析樣品，采用馬弗爐進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn)，等溫加熱溫度均為650℃，分別保溫10min、20min、30min、40min、50min，保溫后空冷。

　　按V（HF∶HNO3∶H2O）=1∶3∶8的酸配比腐蝕實(shí)驗(yàn)純鈦微觀組織，采用BX51Olympus金相顯微鏡進(jìn)行金相分析，采用Image-Pro Plus6.0金相分析軟件對(duì)不同熱處理?xiàng)l件下的樣品進(jìn)行組織晶粒尺寸定量分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：

　　（1）實(shí)驗(yàn)純鈦在650℃再結(jié)晶溫度下保溫10～50min，保溫開(kāi)始階段，晶粒尺寸增長(zhǎng)速率較慢，一些大晶粒內(nèi)出現(xiàn)孿晶，隨著保溫時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，晶粒尺寸增長(zhǎng)速率逐步提高，晶粒迅速增長(zhǎng)，孿晶消失；加熱保溫50min后晶粒完全等軸，平均晶粒度85μm，較熱軋態(tài)提高約1倍。并通過(guò)金相定量分析可知：隨著保溫時(shí)間延長(zhǎng)，純鈦晶粒尺寸趨于較為集中的一到兩個(gè)晶粒尺寸范圍內(nèi)；

　　（2）由于熱軋態(tài)下純鈦不同晶粒間晶格畸變能的較大差異，出現(xiàn)了晶粒競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)現(xiàn)象，保溫初期晶粒尺寸差異明顯；由于晶體內(nèi)高晶格畸變能，并伴孿生切變，導(dǎo)致晶粒生長(zhǎng)過(guò)程中原子擴(kuò)散速率逐步提高，晶粒增長(zhǎng)速率增加；進(jìn)一步研究更長(zhǎng)時(shí)間的再結(jié)晶加熱過(guò)程發(fā)現(xiàn)：由于晶粒晶格畸變能及孿晶的消失，晶粒增長(zhǎng)速率逐步降低。