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[ 信息發布:本站 | 發布時間:2017-10-30 | 瀏覽:291次 ]

超細晶鈦合金具有一系列突出優點,其室溫強度在一定程度上得以提高,高溫拉伸時具有極大的延伸率。細化晶粒通常采用大變形法來獲得,如等徑彎角擠壓、高壓扭轉、多軸鍛造以及累積卷壓焊等。除此之外,對鈦合金還可以采用氫處理法。

氫處理是能夠使鈦合金晶粒尺寸達1μm以下的為數較少的方法之一。利用這種方法可以使α+β型鈦合金Ti-6Al-4V及富β的α+β型鈦合金Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe獲得晶粒尺寸小于0.5μm的等軸細晶組織,使合金具有優異的超塑性能。日本學者中東潤對這兩種合金進行氫處理,研究其常溫性能及超塑拉伸性能,并用超塑成形方法試制了牙科修補用金屬支架。

鈦合金在氫氣中加熱至β相變點以上并保溫一段時間后,水冷得到馬氏體組織,然后在α+β兩相區進行熱加工,獲得細針狀馬氏體組織。顯微組織觀察結果表明,Ti-6Al-4V合金的α晶粒尺寸為0.3~0.5μm,Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe合金的α晶粒尺寸為0.1~0.3μm,而且大多數晶界為大角度晶界。室溫拉伸試驗表明,細晶Ti-6Al-4V合金比未經氫處理、經相同熱加工得到的粗晶Ti-6Al-4V合金的屈服強度高(1300MPa對800MPa),Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe合金也具有這種強度提高的趨勢。

不同溫度下的超塑性變形試驗表明,細晶Ti-6Al-4V合金在1073K下的延伸率達到6620%,而粗晶Ti-6Al-4V合金在1173K下的僅為2000%。細晶Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe合金在923K下的延伸率達極大值10600%。拉伸試驗的應力-應變曲線表明,粗晶Ti-6Al-4V合金在923K下的變形應力為276MPa,而細晶Ti-6Al-4V合金在873K下的變形應力為113MPa,是細晶合金的一倍多。Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe合金也具有相同的趨勢。

用這種氫處理法制備了超塑性加工用Ti-6Al-4V合金薄板(Φ40mm×0.70mm)。進行了牙科用金屬支架的超塑成形試驗,試驗溫度為1123K,加工壓力分別為1.0、1.5、2.0MPa。結果表明,加工壓力為1.5MPa時的應變速度最合適。壓力為1.0MPa時,頂部的形狀不明顯;壓力為2.0MPa時,發生部分斷裂,無法加工;而當加工壓力為1.5MPa時可按模具的形狀加工出牙科用金屬構架。

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