TC4钛合金是20世纪40年代初期研制成功的一种中等强度的α+β型钛合金，具有优良的综合性能，誉称万能合金，是最早最广泛用于飞机结构的通用钛合金，包括钛板、钛棒和钛锻铸件等，主要用于制作飞机结构中梁、接头和隔框等中等承力构件及紧固件、发动机风扇和压气机盘及叶片等。钛合金抗蚀性能优异，密度小，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，在航空、航天、汽车、造船、能源等行业具有广泛的应用前景。钛的优良耐蚀性及良好的比强度，使钛管比其他传统金属材料管件制作的产品更薄，换热效果更好。我国幅员广阔，南北温差大，最低温度曾达到－52.3℃。在低温环境及介质条件下，材料内部组织结构可能会有所改变，并引起材料的力学、物理性能的变化。如果TC4钛合金在低温环境中发生了影响材料性能的微观组织变化，将对航空发动机的飞行寿命和飞机的飞行安全造成极大的影响。因此了解TC4钛合金在低温环境条件下的力学和物理特性及微观组织变化，对航空发动机与飞机的结构设计和构件的安全使用至关重要。

实验选用的Ti-6Al-4V钛合金管的原始组织由93.86%的等轴α相和6.14%的β相组成，平均晶粒尺寸为1.3μm±0.7μm。室温拉伸测试结果显示，其各向异性较大，与轧制方向呈45°方向时，试样的屈服强度最低，延伸率较高，且当达到极限强度时，试样会很快发生断裂。成形极限测试试验在装有半球状冲头的设备上完成，半球冲头的直径为60mm。采用装有4个先进CCD相机的光学应变测量系统来记录每个试样完整的变形过程。通过设计不同的试样形状来测试不同应变路径的变形行为。通过对合金的显微组织、相组成以及拉伸性能曲线的分析，科研人员研究了243K低温下TC4钛合金的拉伸行为。研究结果表明:243K低温环境下TC4钛合金的拉伸强度和屈服强度都有所提高，但延伸率有一定程度的下降；合金的显微结构在光学显微尺度上没有明显变化，但α固溶体的取向性变小。

采用不同变形量开坯方式，分别经两道次和三道次轧制将管坯轧制成总变形量为70%的管材。在道次间进行800℃×1h真空退火，冷却方法为炉冷至500℃后空冷至室温，观察其组织性能变化。得出的结论是：在小变形量开坯情况下，壁厚偏差小，表面粗糙度逐步减少；大变形量开坯，壁厚偏差大，会影响到后续道次轧制所得管材的壁厚偏差。总变形量相同的情况下，轧制道次越多，管材的伸长率、硬度越大，强度越高。综合性能好。大变形量轧制时材料的流动呈条带状，小变形量轧制时材料的流动呈束状，在道次间热处理条件和后续轧制工艺相同的情况下，大变形量开坯所得管材组织畸变更加严重。小变形量开坯对管材的各向异性作用不大；多道次轧制中力学性能的各向异性存在一定波动。

TC4钛合金是目前应用最广泛的钛合金之一，它的强度高，耐蚀性好，但目前国内外无缝钛管市场上很难见到TC4材质的无缝钛管。TC4钛材主要以板材为主，市场上的TC4管材以热挤压或斜穿孔等方法生产的高强度厚壁管为主，宝鸡有色金属加工厂的羊玉兰等人研究温轧方法制造TC4钛合金轧制产品，该温轧工艺需要对传统轧辊进行改进，即在轧管机上安装感应加热装置，这种加工设备结构复杂、工艺繁琐、生产成本高。造成目前这种现状的主要原因是TC4钛合金的强度高，冷轧成形难度大。为解决TC4无缝管冷轧成形的关键技术，校企联合进行了系列研究。如采用直接冷轧成形工艺生产高强度钛合金管材，不仅大大降低生产成本，同时可满足对钛合金高性能应用场合的要求。

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