TC4钛合金棒线材冷拉拔加工工艺研究

摘要

本文对TC4钛合金棒线材冷拉拔加工过程展开研究，分析了TC4钛合金冷拉拔前的预处理工艺和模具参数对坯料成形的影响，通过选择合理的冷拉拔加工工艺参数，实现了TC4钛合金室温下的冷拉拔生产。 对通过热拉拔生产的TC4棒线材坯料进行了成分检测及组织分析，发现TC4钛合金棒线材经热拉拔后晶粒组织破碎且发生了不完全再结晶，晶粒比较细小呈等轴状，组织流变方向不明显，该组织为TC4的冷拉拔变形提供了有利条件。经热拉拔后的TC4断口呈明显的塑性断裂特征，随变形程度增加，韧窝底部出现大量孔洞。坯料在760℃、1h退火处理后综合性能良好，在保证退火质量的前提下坯料表面形成一层均匀致密的淡黄色氧化膜。 TC4钛合金坯料拔前经过表面预处理过程，成功制得了磷酸盐润滑涂层及草酸盐润滑涂层，其厚度分别达2μm和20μm，各涂层与TC4合金基体结合致密，为润滑剂的附着提供了良好的载体，同时可以起到隔离坯料和模具直接接触的作用。 通过对TC4冷拉拔加工的数值分析，确定了一定尺寸范围内棒线材冷拉拔模具的形状参数，当工作锥角为10～12°时，变形力处在一个较低的范围内。 通过TC4冷拉拔加工实验，发现草酸盐润滑涂层的效果更好，获得的拉拔坯料表面质量更高，连续拉拔四个道次后坯料总变形量达到45％，达到批量生产要求。 TC4钛合金冷拉拔后，强度上升、延伸率下降，发生了明显的加工硬化效应，退火处理后坯料的塑性恢复，不影响下一道次的冷拉拔加工。TC4钛合金冷拉拔退火后晶粒组织呈等轴态，随变形量的增大，等轴化程度升高。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1钛合金概述

1.2钛合金棒线材冷拉拔技术综述

1.2.1钛合金棒线材拉拔研究概况

1.2.2钛合金棒线材冷加工特性

1.2.3影响钛合金拉拔性能的因素

1.3本文研究的目的和意义

2 TC4钛合金冷拉拔预处理

2.1拉拔坯料检测及分析

2.1.1坯料的成分分析

2.1.2热变形后的力学性能分析

2.1.3热变形后的显微组织分析

2.1.4韧性断裂形貌分析

2.2坯料冷拉拔前预处理研究

2.2.1实验过程

2.2.2坯料的退火热处理

2.2.3 退火坯料的力学性能分析

2.3 TC4钛合金线材的表面处理

2.3.1坯料表面酸洗分析

2.3.2磷酸盐润滑层

2.3.3草酸盐润滑层

2.3.4氧化皮润滑层

2.3.5坯料表面润滑剂

2.4本章小结

3 TC4钛合金冷拉拔成形过程的数值分析

3.1有限元模型的建立

3.2冷拉拔过程数值分析

3.2.1 摩擦力对拉拔成形的影响

3.2.2 工作区锥角对拉拔成形的影响

3.2.3定径带高度对拉拔成形的影响

3.2.4道次压缩率对拉拔成形的影响

3.2.5拉拔速度对拉拔成形的影响

3.2.6成形过程中的应力分布状态

3.3本章小结

4 TC4钛合金冷拉拔成形工艺研究

4.1冷拉拔工艺实验

4.1.1冷拉拔实验方法

4.1.2冷拉拔实验结果分析

4.2冷拉拔对TC4钛合金组织性能的影响

4.2.1冷拉拔对TC4合金显微组织的影响

4.2.2冷拉拔对TC4合金力学性能的影响

4.2.3冷拉拔后TC4合金的硬度分布

4.2.4冷拉拔线材的断裂特征

4.3 TC4合金冷拉拔退火组织分析

4.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢