钛合金有着极其优异的性能，，，，，，，如小密度、耐蚀、高强、高屈强比等，，，，，，，在航空、船舶、电站及医疗等领域有着普遍的应用。。。。。。。钛合金板材在近些年中，，，，，，，使用量逐年增添，，，，，，，各个领域的需求量均大幅增添，，，，，，，关于生产厂家来说，，，，，，，随之带来的问题就是各个需求领域的手艺攻关问题。。。。。。。由于钛合金板材的变形阻抗高、热加工温度规模狭窄，，，，，，，因此，，，，，，，热加工时易爆发裂纹，，，，，，，增添了制造难度。。。。。。。小规格钛合金板材一样平常是指6mm以下厚度的板材，，，，，，，在航天及医用偏向的市场较大。。。。。。。市场大的情形下客户对其产品的组织性能要求也相对严苛，，，，，，，以是，，，，，，，热加工环节要具有合适的工艺才华获得较好的组织性能，，，，，，，小规格板材在生产中经常接纳镦拔铸造＋板坯加热轧制的生产工艺蹊径，，，，，，，可是组织往往不是特殊优化的状态，，，，，，，仅铸造历程着实也会带来很大的差别化。。。。。。。钛合金属于难变形金属，，，，，，，所有钛材的热加工环节中，，，，，，，铸造尤为主要，，，，，，，因此，，，，，，，在板坯铸造工艺研发中必需予以重视。。。。。。。

想要获得目的组织与性能的钛合金锻件，，，，，，，取决于合金的化学因素和热处置惩罚，，，，，，，另一方面其铸造的温度规模、变形水平和变形速率等热力参数，，，，，，，对钛合金锻件的组织及性能也有很大的影响[1-2]。。。。。。。铸件铸造方法一样平常分为3种：自由铸造、模铸造和镦拔铸造，，，，，，，其中模铸造是在专用的模锻装备上使用模具使毛坯成形而获得锻件的铸造要领，，，，，，，并不适用于板坯的生产。。。。。。。

本文旨在通过比照自由铸造和镦拔铸造两种方法来生产TC4钛合金小规格板材，，，，，，，从而获得最优化的生产工艺方法。。。。。。。

1、实验历程

选取因素切合GB/T3620.1—2007[3]的TC4钛合金铸锭举行生产实验，，，，，，，其因素如表1所示，，，，，，，经检测其相变点为970℃。。。。。。。接纳3150t油压机铸造，，，，，，，轧制接纳Φ2800mm四辊可逆热轧机配合外加Φ800mm四辊可逆热轧机组来生产小规格板材。。。。。。。

工艺计划：将30kg铸锭举行中分切，，，，，，，划分举行两种方法的铸造，，，，，，，加工至（70～180）mm×1000＋100mm×1500＋100mm（厚度×宽度×长度）的待轧制板坯尺寸后再举行轧制生产。。。。。。。自由铸造工艺为：1150℃一火铸造，，，，，，，1050℃二火铸造及板坯整形至响应尺寸。。。。。。。

镦拔铸造工艺为：1150℃一火镦拔铸造（三镦三拔），，，，，，，1050℃二火镦拔铸造（三镦三拔），，，，，，，视板坯开裂情形举行1050℃回炉保温，，，，，，，整形、铸造为板坯尺寸，，，，，，，其中，，，，，，，镦拔板坯凭证 Ｈ0／Ｄ0（其中Ｈ0、Ｄ0划分为镦粗前的高度与直径）的1.5～2.0倍的镦拔比来举行[3-４]。。。。。。。

选择以上工艺蹊径是为了包管比照的有用性，，，，，，，由于通例自由铸造两火次足够完成，，，，，，，以是经由测算镦拔比后，，，，，，，镦拔也同样凭证两火次来举行操作，，，，，，，温度选择是凭证多年生产积累总结的降温梯度执行，，，，，，，一火次为相变点以上，，，，，，，二火次为近相变点。。。。。。。

轧制接纳相同的工艺来举行，，，，，，，确保比照的有用性。。。。。。。使用Φ2800mm四辊可逆热轧机，，，，，，，将厚度为170～180mm的板坯在9４0℃下轧制成厚度为50～60mm的板坯。。。。。。。

在920℃下，，，，，，，将厚度为50～60mm的板坯轧制为厚度20mm的板坯（换向轧制）。。。。。。。在920℃下，，，，，，，将厚度为20mm板坯轧制为厚度10mm的板坯。。。。。。。使用Φ800mm四辊可逆热轧机，，，，，，， 将厚度为10mm的板坯在900℃下轧制为厚度为3.6mm的制品板材。。。。。。。对制品板材的横纵向金相以及性能方面的效果举行交织比照，，，，，，，较量两种差别铸造方法在后续同样工艺下的差别之处[4-5]。。。。。。。

2、实验效果及剖析

2.1铸造板坯金相组织比照

通过对两种铸造方法获得的组织举行比照可以发明（图1），，，，，，，无论是自由铸造照旧镦拔铸造，，，，，，，获得的组织在横纵向上基本无差别，，，，，，，这是由于铸锭铸造板坯差别于单向拔长铸造，，，，，，， 微观状态下金属流动始终在一定区域内，，，，，，，不像单偏向拔长铸造中有一端为自由流动端，，，，，，，会造成较为显着的差别化。。。。。。。

从自由铸造获得的板坯组织中可以发明（图1ａ和图1ｂ），，，，，，，两个偏向的组织基本上一致，，，，，，，组织形貌较为重大，，，，，，，保存魏氏体组织形貌＋局部网篮组织。。。。。。。

组成此种形貌是由于：二火的铸造温度在相变点之上，，，，，，，自由铸造由于是以成形为主，，，，，，，以是加工速率较快，，，，，，，导致终端温度介于相变点左右且不匀称，，，，，，，局部在相变点之上形成魏氏体组织，，，，，，，从β转变点以上以较慢的冷却速率形成了一种原始β晶界，，，，，，，β晶粒内为α小片或αβ小片组成的组织，，，，，，，且保存粗大集束，，，，，，，长而平直；；；；；；；局部网篮组织是在相变点之下终止变形后获得的组织，，，，，，，这是由原始β晶界破碎获得的α片或α＋β小片，，，，，，，短而歪扭，，，，，，，并具有较小的纵横比。。。。。。。

从镦拔铸造获得的板坯组织中可以发明（图1ｃ和图1ｄ），，，，，，，由于镦拔铸造属于无偏向性，，，，，，，将质料多偏向锻压，，，，，，，以是横纵向一致性很好。。。。。。。

组织形貌整体泛起双态组织，，，，，，，局部区域保存次生α相。。。。。。。这是由于镦拔铸造历程的时间较长，，，，，，，铸造完成时温度已经降至两相区温度区间，，，，，，，且部分铸造历程是在两相区完成的。。。。。。。次生α相的泛起是由于冷却历程中部分β相剖析爆发了α相[5]。。。。。。。通过以上两种铸造方法获得的组织的比照来看，，，，，，，镦拔铸造获得的组织更好，，，，，，，相更稳固[6]。。。。。。。

2.2轧制板坯金相组织比照

图2为两种方法铸造生产的板坯经由轧制后获得的金相组织。。。。。。。厚度尺寸的转变为60.0mm-->20.0mm-->3.6mm，，，，，，，自由铸造组织整体的破碎等轴情形，，，，，，，随着轧制的举行，，，，，，，越靠近制品，，，，，，，组织形貌越好，，，，，，，横纵向组织已完全破碎等轴，，，，，，，横向组织优于纵向组织，，，，，，，这是由于轧制保存轧制偏向的缘故，，，，，，，造成两个偏向的组织有所差别。。。。。。。

从图3可以看出，，，，，，，镦拔铸造组织整体转变较小，，，，，，，等轴α晶粒随着加工尺寸变小，，，，，，，可是整体破碎水平不敷，，，，，，，这是由相的稳固所造成，，，，，，，转变β组织基本完全消逝，，，，，，，横纵向基本无差别，，，，，，，这是镦拔优势所至。。。。。。。总体水平上，，，，，，，自由铸造的板材组织要优于镦拔板材的组织形貌[7-9]。。。。。。。

2.3制品板材性能效果比照

表2批注，，，，，，，接纳自由铸造方法生产的制品板材性能上要优于镦拔铸造的板材。。。。。。。

性能比照效果也充分反应了金相组织演变差别的历程，，，，，，，自由铸造板坯组织由于是在相变点以上完成成形，，，，，，，以是组织形貌还处于初期，，，，，，，可是镦拔铸造的板坯则在两相区以上最先、直至相变点之下完成铸造历程，，，，，，，组织破碎到一定水平，，，，，，，相态较为稳固。。。。。。。

在轧制变形量充分的情形下，，，，，，，两种铸造方法的板坯进入轧制工序后，，，，，，，自由铸造的板坯更能获得充分破碎变形的组织；；；；；；；相反，，，，，，，镦拔铸造的板坯组织由于相态较稳固，，，，，，，反此后续轧 制变形破碎地不敷充分。。。。。。。造成最终制品板材的组织差别化较为显着。。。。。。。

2.4板面硬度值

图4为制品1000mm×500mm板材蹊径式硬度取样示意图，，，，，，，每个试样的尺寸为４0mm×４0mm，，，，，，，长度偏向取样凭证每两个点140～160mm的间距执行，，，，，，，宽度偏向取样凭证每两个点40～50mm的间距执行。。。。。。。

从表3的硬度值效果可以看出，，，，，，，基本上，，，，，，，自由铸造的板材的外貌硬度要略高于镦拔铸造的板材的外貌硬度值，，，，，，，硬度值效果进一步验证说明晰质料的铸造方法对其爆发的影响，，，，，，，与前文所述的金相组织以及拉伸性能效果相对应[10-12]。。。。。。。

3、结论

（1）相较量于通俗自由铸造，，，，，，，接纳镦拔铸造工艺对板坯组织的改善较大，，，，，，，镦拔工艺火次变形越多，，，，，，，获得的组织越佳。。。。。。。

（2）在轧制变形量确定的情形下，，，，，，，相比于镦拔铸造，，，，，，，接纳通俗自由铸造所获得的板坯更适合生产TC4钛合金小规格薄板，，，，，，，小规格板材的组织性能更优。。。。。。。

（3）生产大规格厚板时，，，，，，，由于轧机工况进料与制品尺寸所轧制的变形量缺乏时，，，，，，，可以思量接纳镦拔铸造，，，，，，，这样获得的组织在镦拔时可抵达一定的等轴状态，，，，，，，且大规格厚板一样平常要求会略低于薄板的。。。。。。。

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