高強鈦合金板材的室溫成形

溫成形的一種有效方法。為此，科研人員對經(jīng)820℃退火處理后的2mm厚高強Ti-6Al-4V合金板材在室溫下的成形及回彈行為進行了實驗室研究。

實驗選用的Ti-6Al-4V合金板材的原始組織由93.86%的等軸α相和6.14%的β相組成，平均晶粒尺寸為1.3μm±0.7μm。還可以利用鎳鈦合金形狀記憶合金設計隔振器，通過鎳鈦合金形狀記憶合金的變形增加變形位移耗能，防止結構能量向上部結構的輸送，從而保護上部結構，真正增強結構的抗震性能。室溫拉伸測試結果顯示，其各向異性較大，與軋制方向呈45°方向時，試樣的屈服強度，延伸率較高，且當達到極限強度時，試樣會很快發(fā)生斷裂。成形極限測試試驗在裝有半球狀沖頭的設備上完成，半球沖頭的直徑為60mm。采用裝有4個先進CCD相機的光學應變測量系統(tǒng)來記錄每個試樣完整的變形過程。通過設計不同的試樣形狀來測試不同應變路徑的變形行為。

實驗發(fā)現(xiàn)，所有的試樣均在半球沖頭的頂部突然發(fā)生斷裂，斷裂前沒有明顯的頸縮現(xiàn)象，說明該合金的室溫成形性是非常有限的。建筑行業(yè)前面提到鎳鈦合金形狀記憶合金具有的各種特性，結合鎳鈦合金形狀記憶合金的結構能夠增強系統(tǒng)的阻尼，降低結構的動力反應，從而制作出各種形式的阻尼耗能裝置。對比分析了Ti-6Al-4V合金板材室溫彎曲和軋制成形時的變形行為。結果表明，擺錘折疊彎曲試驗和V型模彎曲試驗的彎曲半徑為9mm，而軋制成形的彎曲半徑為7.51mm，提高了15%以上。軋制成形可以成形更小的半徑尺寸且比簡單的彎曲成形回彈更小。這主要是由于軋制成形是一個多工步的累積變形過程，逐步多次變形可以抑制裂紋的長大，同時使材料的變形比普通的一次變形更加充分。另外，在高強鋼軋制過程中經(jīng)常出現(xiàn)的形狀缺陷在Ti-6Al-4V合金軋制成形過程中相對較少。可見，軋制成形是室溫成形航空及汽車結構件用高強鈦合金板材的很有潛力的加工方法。

鈦金屬應用

一）航空、航天工業(yè)應用

航空：鈦合金在飛機上的應用：機身蒙皮、支承件、中央翼盒、機翼蒙皮、發(fā)動機艙、

機身骨架、尾翼蒙皮、機尾罩、垂尾構件、發(fā)動機、機翼肋條、機翼梁、機輪、

起落架構件，鈦在噴氣發(fā)動機上的應用：壓氣機、燃燒室、渦輪、尾噴管

航天：

鈦及鈦合金在火箭、航天工業(yè)中可用作壓力容器，如燃料貯箱、火箭發(fā)動，機殼體、

火箭噴嘴套管、人造外殼、載人宇宙飛船船艙（蒙皮及結構骨架）、主起落架、登月艙及推進系統(tǒng)等。

（二）車輛工業(yè)中的應用

坦克和戰(zhàn)車工業(yè)：

戰(zhàn)車上鈦主要用于指揮艙蓋和頂部攻擊裝甲的改進，鈦還用于坦克的主動軸、懸掛臂、拖桿、扭力軸、前輪輻等。