1、前言

TC4(Ti-6Al-4V)是应用最广的α+β型合金，在航空工业中多用于喷气发动机压气机叶片、盘和紧固件等。近几年，随科学技术迅猛发展，医疗技术领域运用TC4钛合金也愈加广泛，因而箔材产品得到了较快的发展，年需求量为500~1，000kg。由于箔材产品生产轧程多、热处理炉次多，而且TC4合金具有强度高、冷加工塑性低的特性，因此TC4合金箔材生

产过程繁杂、生产周期长、成品率低下。本研究旨在通过工艺实验，不仅生产出满足用户使用要求的TC4带箔材产品，同时提高生产率、减少轧程、缩短生产周期。试验以81.0mm的TC4板坯为原料，采用550轧机开坯和二十辊轧机直接开坯轧制的加工方式，结合一定的热处理制度，生产出0.1mm的TC4钛合金箔材，室温力学性能和显微组织均符合用户要求，为TC4箔材批量化生产提供了依据。

2、实验材料及方法

2.1实验材料

实验坯料采用厚度为1.0×330~380×Lmm的TC4冷轧板，状态为“M”，化学成分符合GB/T3620中要求，具体见表1；性能见表2。

2.2试验方法

实验采用工艺1和工艺2两种实验方法，具体如表3所示。

工艺1采用片式轧制及带式轧制相结合的方法，共计4~5个轧程，轧程加工率20~40%；工艺2直接采用带式轧制方法，共计3~4个轧程，轧程加工率30~55%。成品及半成品热处理在真空状态下，工艺为780~820℃。

3、结果及讨论

3.1 工艺

工艺1与工艺2均采用冷轧加工生产，不同之处在于工艺1采用了片式轧制开坯的生产方式。对于高强度的TC4合金，工艺1的开坯方式轧制道次较多，生产效率低。而且，由于片式轧制的特点，薄板的板型控制效果不及20辊带张力轧制的效果，变形均匀性差，因此产生的边部头尾剪切量较大，同时由于轧机能力所限，中间轧制产品长度受到限制，在后序带式的成品轧制中，头尾引带损失所古的几何损失比率上升，因而影响成材率。工艺2采用带张力轧制的加工方法，由于张力可以降低轧制力，因此轧制道次减少，生产效率提高。另一方面，张力可以显著改善变形的不均匀性，对板型控制起到极大的影响。此外，坯料长度不受限制，使头尾引带占有比率降低，减少了材料的几何损失。

面质量完全达到了产品的技术要求，其差别在于：片式轧制方式生产的中间半成品，由于板型较差、同板以上两种工艺生产的TC4合金箔材产品，其表差较大，在后序成品轧制过程中的整体水平受到影响，产生的几何损失相比较多，成品率低。

冷加工使材料强度升高，塑性降低，伴有明显的加工硬化现象，因此合理的轧程加工率和热处理制度是获得均匀加工组织的保障。工艺1与工艺2性能指标和组织均能达到后续加工的要求，从表3的实验过程中可以看出，工艺2始终在具有张力条件下进行加工，从而可以有效地降低轧制力，提高轧程变形量，减少加工中边部剪切量，提高成品率，因此建议在生产中采用张力轧制。

3.2 性能与组织

3.2.1性能

经热处理后的产品力学性能及工艺性能如表4所示。

3.2.2组织

热处理后的产品显微组织如图1所示。

TC4箔材生产实验采用冷加工生产工艺，经热处理获得良好的α+β再结晶组织，这种组织兼有良好的再加工塑性和稳定性。图1分别为片式轧制和带式轧制下不同规格的金相组织。从图中可以看出，无论片式开坯还是带式直接开坯，经过热处理后都可以得到等轴+β组织，说明在两相区加热处理，初生α相数量较大，在显微组织上看不到转变的β相组织，仅有等轴初生α相之间的晶间β，此时半成品的抗拉强度略有下降，延伸塑性相对较高，便于材料的继续加工，等轴的显微组织在力学性能上得到较为合理的说明。从表4的力学性能数据来看，工艺1与工艺2抗拉强度略有差异，但延伸率变化较小，两者在后续箔材轧制中均未出现较大的波动。这表明在TC4合金箔材加工中合理的变形程度、热处理制度是获得机械加工性能的重要因素。

4、结论

1）片式开还和具有张力开还的沥种轧制工艺 方法，均能生产出符合要求的TC4箔材产品，并且获 得良好的组织与性能。

2）带张力轧制的生产条件，可以降低轧制力， 捉高轧程加工率，减少金屈损失，提高生产效率和成 品率。

3）合理的轧程加工率和热处理制度是获得良好组织与性能的保障是TC4箔材生产的根本所在。

参考文献

[1] 稀有金属材料加工手册P28 -41

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