Ti-6AI-4V鈦合金是一種中等強度的a+0型兩相鈦合金，與國內(nèi)TC4材料相近，含有6%的Ⅸ相穩(wěn)定元素Al和4%的p相穩(wěn)定元素V。該合金具有優(yōu)異的綜合性能，在航空和航天領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，長時間工作溫度可達400℃，在航空工業(yè)中主要用于制造發(fā)動機的風(fēng)扇、壓力機盤與葉片，以及飛機結(jié)構(gòu)中的梁、接頭、隔框和緊固件等重要的承力構(gòu)件。

為了保證緊固件良好的疲勞、持久等力學(xué)性能，頭部常采用鐓制成形。而Ti-6AI-4V在

室溫下的退火態(tài)組織為大量的d (hcp)相+少量的p(bcc)相，由于Ⅸ相的冷變形能力要比p相差，因此鈦合金導(dǎo)熱性差，如果采取冷鐓成形，易產(chǎn)生折疊、裂紋，內(nèi)部空洞及絕熱剪切

帶等缺陷；所以Ti-6AI-4V往往采取頭部熱鐓成形。在實際生產(chǎn)過程中，為了保證產(chǎn)品進度，常采用加熱效卒高、生產(chǎn)速度快的高頻感應(yīng)加熱方式進行升溫。在應(yīng)變速率不變的情況下，提高成形溫度，有利于材料的塑性變形。但高頻感應(yīng)加熱速度快，溫度難以控制，易造成產(chǎn)品過熱。

1．原材料驗證

為保證Ti-6AI-4V鈦合金緊固件熱成形質(zhì)量，有效控制其加熱溫度及保溫時間，現(xiàn)選取不同加熱參數(shù)，通過對顯微組織觀察，判斷熱加工參數(shù)設(shè)置的合理性。

為保證試驗結(jié)果的準確性，選取進口的Ti-6AI-4V鈦合金材料，其顯微組織如圖1所示。

其中，圖la為Ti-6AI-4V原材料橫向顯微組織形貌，圖lb為縱向顯微組織形貌特征。可看出：其顯微組織形態(tài)為等軸組織，在等軸的d相基體上，分布著細小的p相。該材料組織均勻，未見明顯冶金缺陷，為典型的Ⅸ+p雙相鈦合金。

為驗證加熱參數(shù)對原材料顯微組織的影響，將該Ti-6AI-4V原材料用高頻感應(yīng)加熱，加熱至1000℃高于其相變點以上，保溫15s，觀察顯微組織。

圖2為1000℃，保溫15s的原材料顯微組織特征。可以看出：在200×下，組織粗大，晶粒明顯，晶粒內(nèi)部有網(wǎng)狀組織，未發(fā)現(xiàn)細小的p相存在；圖2a與圖2b具有類似的組織結(jié)構(gòu)，晶粒基本上成等軸狀，魏氏組織形貌。

由于Ti-6AI-4V中鋁含量相對較低，所以其增加點陣的扭曲程度，阻止原子再結(jié)晶過程中的定向移動并延遲晶粒長大的能力較弱。因此當(dāng)加熱溫度高于相變溫度后，原細小的等軸雙相組織品粒逐漸長大，原晶界處存在的細小p相也溶入了Ⅸ相基體當(dāng)中，隨著溫度的降低，在晶粒內(nèi)析出網(wǎng)狀的魏氏組織。

Ti-6AI-4V原材料為退火態(tài)，其組織為平衡態(tài)組織。在加熱及保溫過程中，沒有產(chǎn)生再結(jié)晶，隨著加熱溫度的升高及保溫時間的延長，其原子達到了擴散激活能，晶粒長大的驅(qū)動力來源于晶界遷移后體系總的自由能的降低。溫度是影響晶粒長大的主要因素，而晶界的遷移與原子的擴散有關(guān)，擴散系數(shù)越大，晶界越容易遷移，即晶粒越容易長大。

通過對Ti-6AI-4V原材料高頻感應(yīng)加熱至1000℃，保溫15s，晶粒明顯長大且成等軸狀，并產(chǎn)生了魏氏組織。

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