鈦合金棒材在熱擠壓過程中的結構變化

鈦的力學性能，俗稱力學性能，與純度密切相關。 高純鈦具有優良的切削加工性、良好的伸長率和收縮率，但強度低，不適合做結構材料。 工業純鈦含有適量的雜質，具有較高的強度和塑性，適用於製作結構材料。 鈦及鈦合金坯料的導熱係數低，熱擠壓時會造成表層與內層的溫差較大。 擠出機筒溫度為400度時，溫差可達200～250度。 在吸力強化和毛坯斷面大溫差的共同影響下，毛坯表面和中心部位的金屬產生非常不同的強度和塑性性能，在擠壓過程中會造成非常不均勻的變形。 產生較大的附加拉應力，成為擠壓製品表面裂紋和裂紋的來源。 鈦及鈦合金製品的熱擠壓工藝比鋁合金、銅合金甚至鋼的熱擠壓工藝複雜，這是由鈦及鈦合金特殊的物理化學性能決定的。

迄今為止，鈦棒的擠壓過程都必須使用潤滑劑。 主要原因是鈦在980度和1030度的溫度下會與鐵基或鎳基合金模具材料形成易熔共晶，從而導致模具強烈磨損。 使用石墨潤滑劑時，產品表面會形成較深的縱向划痕，這是工作人員工作的結果。 機械加工-鈦 棒和鈦合金棒粘在模具上。 當用玻璃潤滑劑擠壓型材時，會導致一種新型的缺陷“點蝕”，即產品表層出現裂紋。 研究表明，“標記”的出現是由於鈦及鈦合金的導熱係數低，導致坯料表層冷卻劇烈，塑性急劇下降。

鈦合金分為低強度高塑性、中強度和高強度，範圍從200（低強度）到1300（高強度）MPa，但一般鈦合金可以視為高強度合金. 它們比被認為是中等強度的鋁合金更堅固，並且在強度上可以完全替代某些類型的鋼。 與鋁合金在150°C以上強度迅速下降相比，部分鈦合金在600°C時仍能保持良好的強度。緻密金屬鈦因其重量輕、強度高而受到航空工業的高度重視。鋁合金，在高溫下能保持比鋁更高的強度。 鑑於鈦的密度為鋼的57%，其比強度（強度/重量比或強度/密度比稱為比強度）高，耐腐蝕、抗氧化、抗疲勞能力強。 3/4的鈦合金用作結構材料，以航空結構合金為代表，主要用作耐腐蝕合金。 鈦合金具有高強度和低密度、良好的機械性能、良好的韌性和耐腐蝕性。 此外，鈦合金的工藝性能較差，難以切割。 在熱加工中，極易吸附氫、氮氧化物、碳等雜質。 還有耐磨性差，生產工藝複雜。 鈦的工業化生產始於1948年，發展航空工業的需要，使鈦工業以年均8%左右的速度增長。 目前，世界鈦合金加工材料年產量已達40,000萬噸以上，近30種鈦合金牌號。 應用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V（TC4）'Ti-5Al-2.5Sn（TA7）和工業純鈦（TA1、TA2和TA3）。

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