TA16鈦合金是一種低合金化α型鈦合金，其名義成分為Ti-2Al-2.5Zr，具有較高的塑性和適中的強(qiáng)度，具有良好的壓力加工性能、可焊性和耐腐蝕性。該合金主要以管材的形式在航空、艦船及核反應(yīng)堆等領(lǐng)域作為熱交換器中的管路系統(tǒng)，承受高溫、高壓、水蒸氣介質(zhì)的作用，工作溫度可達(dá)400~450℃[1]。

本文對在相同加熱制度前提下，分別以60~120mm/s和180~240mm/s兩種不同擠壓速度熱擠壓成型φ86mm×15mm×TA16管坯，并研究分析了兩種不同擠壓速度對熱擠壓成型管坯金相組織、室溫力學(xué)性能、截面尺寸精度及表面質(zhì)量狀況的影響，得出了對擠壓速度選擇的結(jié)論依據(jù)。

1、實(shí)驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

所用鑄錠經(jīng)真空自耗電弧爐兩次熔煉而成，成分波動(dòng)極小，化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）為：Al2.1~2.3，Zr2.4~2.5，F(xiàn)e0.07，Si＜0.01，C0.01，N0.006，H0.0012，O0.05~0.06，余量Ti。完全滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，相變點(diǎn)930~940℃。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

采用設(shè)備：3150t臥式擠壓機(jī)、箱式電阻爐等設(shè)備。

管坯制備工藝方案為：鍛棒→錠坯制備→包套→加熱→擠壓→矯直→酸洗→機(jī)加→檢查→待冷軋管坯。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：①選取相同加熱制度（850℃×3h），同爐次的錠坯，采用60~120mm/s和180~240mm/s兩種不同擠壓速度熱擠壓成型φ86mm×15mm×TA16管坯，②取 樣對比研究分析兩種不同擠壓速度對管坯金相組織、室溫力學(xué)性能的影響；③對比檢查兩種不同擠壓速度對管坯內(nèi)外表面質(zhì)量及截面尺寸精度的影響；④得出擠壓速度選擇的 結(jié)論。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1擠壓速度對金相組織的影響

由圖1可見，兩種擠壓速度擠壓TA16管坯的金相組織并沒有發(fā)生顯著的變化組織均為典型α+β兩相區(qū)加工形成的組織，由于擠壓溫度較高，無完整原始β晶界，材料在擠壓過程中發(fā)生了一定程度的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，基本上為等軸α+拉長的片狀α晶粒尺寸變化不大，平均晶粒尺寸為12μm，晶粒較為細(xì)小。圖b)相較圖a)晶粒尺寸大小均勻性提高。這是由于擠壓速度相對較低時(shí)，由于沒有足夠的應(yīng)變能，合金只發(fā)生部分再結(jié)晶。而隨著擠壓速度的提高，合金的應(yīng)變速率加快，體系應(yīng)變能也相應(yīng)升高，合金發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的程度提高。

2.2擠壓速度對室溫力學(xué)性能的影響

室溫力學(xué)性能（GB/T228.1-2010）如表1所示。其室溫力學(xué)性能幾乎相同并無多大變化，均達(dá)到該牌號擠壓管坯標(biāo)準(zhǔn)的使用要求[2]。

2.3擠壓速度對壁厚偏差的影響

由圖2可見，擠壓管壁厚偏差情況擠壓速度為180~240mm/s平均壁厚偏差達(dá)到了1.29mm，擠壓速度為60~120mm/s平均壁厚偏差僅0.43mm。擠壓速度為 60~120mm/s時(shí)擠壓管坯的壁厚偏差明顯小于擠壓速度為擠壓速度為180~240mm/s時(shí)擠壓的TA16管坯。

2.4擠壓速度對內(nèi)表面質(zhì)量的影響

實(shí)際擠壓過程中，影響管坯內(nèi)表面質(zhì)量的因素很多?？刂茰囟染鶆蛐砸约俺鰻t過程中的溫度損失程度、潤滑等因素不變是研究不同擠壓速度對管坯表面質(zhì)量的影響的前提。

如圖3所示，擠壓速度越高，得到的擠壓管坯表面缺陷越多，質(zhì)量越差。由于850℃×3h高溫加熱待擠壓錠坯表面包覆的銅材及鋼材氧化嚴(yán)重，保護(hù)及潤滑性大幅降低，較高的擠壓速度導(dǎo)致摩擦熱和變形熱增大，導(dǎo)致內(nèi)孔實(shí)際變形過程中的溫度在熱效應(yīng)的影響下持續(xù)升高，擠壓變形過程中基體金屬表面流動(dòng)受阻，內(nèi)部流動(dòng)快，流速差增大，導(dǎo)致內(nèi)表面凹坑、橫向拉裂等缺陷產(chǎn)生。

擠壓速度維持在60~120mm/s，金屬表里流速差較小，表面橫向拉裂缺陷消失，表面質(zhì)量好。但是，擠壓速度過低，高溫?cái)D壓對工模具使用壓力增大，尤其擠壓針長時(shí)間接觸高 溫金屬，易造成粘針，變形，甚至斷針；擠壓過程中溫度不斷散失降低，造成擠壓機(jī)悶車的概率升高。因此實(shí)際擠壓速度不得低于60mm/s。

3、結(jié)論

（1）擠壓速度對熱擠壓TA16管坯的金相組織和室溫力學(xué)性能沒有顯著影響。

（2）擠壓速度為60~120mm/s時(shí)擠壓管坯的壁厚偏差明顯小于擠壓速度為擠壓速度為120~180mm/s時(shí)擠壓的TA16管坯。

（3）擠壓速度維持在60~120mm/s，金屬表里流速差較小，表面橫向拉裂缺陷消失，表面質(zhì)量好。

參考文獻(xiàn)：

[1]稀有金屬材料加工手冊編委會(huì).稀有金屬材料加工手冊[M].北京.金屬工業(yè)出版社.1984

[2]佟學(xué)文，李勝杰，等.TA16鈦合金熱加工管材工藝研究.金屬學(xué)報(bào)[J].2002,38(Suppl.):397~399

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