第四讲钛的压力加工原理Word格式文档下载.docx
《第四讲钛的压力加工原理Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第四讲钛的压力加工原理Word格式文档下载.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
热加工:
T再以上加工,可产生动态再结晶
温加工:
T再以下一定温度,可产生“恢复”的加工
冷加工:
室温下加工,可产生严重加硬化
(3)设备:
施加外力的设备,如锻锤、轧板机、挤压机
(4)模具:
它约束金属的变形行为。
如“弧形砧”、拉丝模、挤压模等
(5)外摩擦:
它影响金属表面的变形行为
涉及摩擦系数,工具摩损及润滑问题。
它是易被忽视的因素。
磨擦力大小,有利也有弊。
如:
动轧机轧辊表面刻痕,可增大磨擦力,咬入角。
冷轧机轧辊抛光,可降低薄板轧制力,提高产品精度。
三、金属结构
多层次微观结构
(1)晶粒、孔洞、夹杂、裂纹
肉眼、放大镜可见
(2)显微组织、第二相、晶界显微镜观察
等轴、魏氏、网篮、双态组织、带状组织
(3)亚晶、亚晶界电镜观察
(4)空位、溶质原子X射线分析、超高倍电镜
(5)晶体线缺陷(位错)X射线分析、超高倍显微镜
四、金属变形的宏观表现
(1)形状与尺寸的改变,板、带、棒、线等产品形成
(2)材料性能的变化,包括力学、物理、化学性能变化
力性:
强度升高,塑性下降,内应力
物性:
电阻升高,导电率下降
化性:
耐蚀性下降
变化的本质:
原子的移动,晶体结构变化,
晶格畸变,微观结构改变。
五、金属变形的微观机制
1、金属晶体是金属原子依靠金属键结合而成的。
是依靠各正离子与“电子气”间的相互引力结合起来的。
2、金属塑性变形是晶体中原子发生相对位移的结果。
是晶体中原子发生有序移动的结果。
3、变形从局部滑移开始(相对错动而不是正面分离)
4、滑移从最有利的位相开始。
5、滑移从滑移阻力最小的晶面开始。
6、滑移从最密排面(面间距最大的面开始)。
7、滑移从最密排方向开始
8、滑移通过位错运动而进行的。
位错主要是刃型位错,是结晶时天然形成的。
9、位错易动,滑移所需的临界分切应力很小
高纯钛:
棱柱面τb=20MPa基面τb=85MPa
10、多个滑移系参与滑移,大量位错运动,产生宏观变形。
六、加工硬化
(1)加工硬化是指随着塑性变形程度的增加,金属材料张度、硬度增加而塑性、韧性下降的现象。
例如:
:
TA2、TC4加工硬化曲线
(2)加工硬化是由于位错密度增加,发生位错的大量塞积和缠绕,位错相互作用,位错与溶质原子作用,位错与第二作用。
(3)加工硬化是晶体缺陷大量增加的结果。
(4)通过退火,原子回到平衡位置,减少或消除晶格畸变,
可以消除加工硬化。
(5)位错在障碍物(如晶界)前塞积,可形成微裂纹。
微裂纹长大,扩展成裂纹,造成金属断裂。
(6)金属断裂形式有多样。
七、影响金属变形的因素
7.1加工温度
(1)温度升高,原子间结合力下降,位错运动阻力减小,
变形抗力下降,塑性提高。
(2)加工工艺塑性图
表征变形抗力,塑性与温度关系
(3)钛的开坯锻造,都在β区高温下进行。
主要是为降低锻造抗力。
降低设备吨位,减小投资。
7.2应变速率
应变速率越高,变形抗力越大。
TC6变形抗力与应变速率及温度关系
变形温度
℃
不同应变速率下变形抗力MPa
10-2
1
10
102
700
290
499
513
527
800
900
1000
1100
16
44
64
82
应变速率体现在挤压速度,拉抗速度,轧制速度,锻造速度等。
板材轧制速度1~5m/秒
管、棒材挤压速度50~120mm/秒
线材轧制速度Ф12mm4~6m/秒
Ф5.5mm55m/秒
速度过低,冷却降温快,不能连续轧制;
速度过高,产生“过热组织”,恶化产品性能。
7.3设备与变形方式
设备不同,变形方式不同,变形速率不同。
以锻造为例:
自由锻造(常规锻造),热模锻造,等温锻造,
锻造的加工温度(相对温度)与变形速率(加压时间)的比较
7.4模具
模具影响金属的受力与金属的流动。
塑性变形的三大基本规律。
(1)体积不变形定律
(2)最小阻力定律
(3)不均匀变形
模具材质和技术参数
锻造砧:
砧面长宽比
轧辊:
直径、辊型(凸度)
挤压模:
进出口及定径带尺寸。
7.5摩擦力与润滑
自由锻造时,摩擦力造成变形不均,四个变形区
1.2难变形区3.4自由变形区5易变形区
玻璃润滑可显著降低摩擦系数
无润滑剂时摩擦系数~0.5
玻璃润滑时摩擦系数0.04~0.06
钛挤压采用钢、铜做包套,有润滑与保温双速作用。
不同工模具和不同加工温度要选择不同润滑剂
八、钛合金的动态再结晶与超塑性
(1)动态再结晶
在高温下变形,一方面产生晶体缺陷,产生加工硬化,另一方面会产生恢复和再结晶,使材料软化。
如果变形速度比较慢,(如等温模锻)再结晶得以充分进行。
在适当条件下,加工硬化与再结晶达到平衡,这种再结晶称为动态再结晶。
动态再结晶降低材料变形抗力。
等温锻造所需的锻造力只需有普通锻造的1/5~1/10。
(2)超塑性
超塑性就是特别高的塑性,延伸率可达200%—2000%
TC4合金产生超塑性的条件:
①具有α+β等轴细晶组织
②在920℃—940℃范围内变形
③采用低的应变速率
利用超塑性变形可生产出形状复杂的薄壁钛合金模锻件