钛合金轧制影响因素

轧制压力的影响因素

影响轧制压力的主要因素有：

（1）绝对压下量在轧辊直径和摩擦系数相同的条件下，随着绝对压下量的增加，轧件与轧辊的接触面积加大，轧制压力增加。同时接触弧长增加，外摩擦的影响加剧，平均单位压力增加，轧制压力也随之增大。

（2）轧辊直径在其他条件一定时，随着轧辊直径的加大，接触面积增加，同时接触弧长增加，外摩擦的影响加剧。因而，轧制压力增大。

（3）轧件宽度随着轧件宽度的增加，接触面积增加，轧制压力增大。

（4）轧件厚度随着轧件厚度的增加，轧制压力减小；反之，轧件愈薄，轧制压力愈大。

（5）轧制温度随着轧制温度的升高，变形抗力降低，平均单位压力降低，轧制压力减小。

（6）摩擦系数随着摩擦系数的增加，外摩擦影响加大，平均单位压力增加，轧制压力增大。

（7）轧件的化学成分在相同条件下，轧件的化学成分不同，金属的内部组织和性能不同，轧制压力也不同。

（8）轧制速度热轧时随着轧制速度的增加，变形抗力增加。冷轧时随着变形速度的增大、轧件温度的升高变形抗力有所降低。

轧制压力

轧制压力：辊加于轧件使之产生塑性变形的力。但通常把轧件作用于轧辊上并通过压下螺丝传递给机架的力称为轧制力，即是轧件加于轧辊的反作用力的垂直分量。轧制力在我国习惯称为轧制压力或轧制总压力。正确测定和计算轧制力，对于设计和使用轧机有重大意义。

影响轧制力的因素有两类：（1）影响轧件材料在简单应力状态下变形抗

力σ0的因素，如化学成分、组织、轧制温度和速度、加工硬化等。（2）影响变形应力状态的因素，如轧辊直径、轧件尺寸、表面摩擦、外力（张力或推力）等。确定轧制力的方法有理论计算、经验公式计算和实测法三种。

在熔炼TiNiCr低温超弹性合金（形状记忆合金）时，对Ti、Ni、Cr、C、H、O、N成份的控制，是获得理想合金的关键。首先O含量的增加不仅使相变温度下降，而且使记忆性能和力学性能恶化。O在高温下与Ti发生反应，熔炼时尤为剧烈，同时O和Ti生成的化合物一般是不可逆的，所以要严格控制熔炼时材料中的氧平衡量。还有Ti和耐火材料几乎都会发生反应。其次C含量对TiNiCr低温超弹性合金的力学性能影响不明显，但对热弹性马氏体的相变有影响，C在Ni中有大的溶解度，形成的TiC会阻碍孪晶界的运动及马氏体的再取向，使相变滞后扩大，回复率下降，对形状记忆效应和超弹性都不利。而且，C和单质Ti和Ni均反应，使TiNi合金中的C含量增加，然而C和TiNi合金的反应并不剧烈，可使C质量分数控制在0.05%左右。碳质量分数控制在0．05％左右。所以通常使用三高石墨坩埚真空感应熔炼制备合金锭，这样可降低熔炼时碳的污染，保证碳和氧的含量小于500p。g／L。

固溶热处理：

将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶速冷却,以得到过饱和

固溶体的热处理工艺。

时效处理可分为自然时效和人工时效两种，自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生变形，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底。

金属的强度和塑性和晶粒大小都有关系。

首先是强度，存在一个霍尔佩奇公式，材料强度随晶粒大小变小而变强，温度升高强度会大幅减小，可是这个公式在纳米晶粒时候不适用，纳米晶的强度增强的更大；但单晶体强度不遵循上述规律，单晶体的强度很强，并且在高温时候仍能保持很强强度。

塑形，是晶粒越细塑形越好。

细化晶粒的方法，

1.凝固控制，包括晶粒细化剂（一般是中间合金），晶粒细化元素；缩短凝固时间，这个不能太过，太多会产生非晶；凝固过程施加电磁搅拌之类的外力物理细晶。

2.已经成锭的可以锻造细化晶粒（这种方法在一定条件下可以制备纳米晶，参考卢柯院士的相应文章）；冷加工轧制可以在轧制方向细化晶粒，然后再结晶也可以细化晶粒。

金属冷变形程度的大小对再结晶形核机制和再结晶晶粒尺寸的影响晶体再结晶需要一个最小变形量，称为临界变形量。但变形量小于临界变形量时，不发生再结晶。当高于临界变形量时，能再结晶但晶粒粗大。以后随变形量增加，晶粒尺寸变小。

形核机制有两种：

1、已存在晶界的引出形核：晶粒变形小的时候较易发生这种；

2、亚晶合并形核或直接长大：变形率大的。

再结晶形核是现存于局部高能量区域内的，以多边化形成的亚晶为基础形核。亚晶粒本身是在剧烈应变的基体通过多边化形成的，几乎无位错的低能量地区，它通过消耗周围的高能量区长大成为再结晶的有效核心，因此，随着形变度的增大，会产生更多的亚晶而有利于再结晶形核。

当变形量很小时，储存能不足以驱动再结晶，晶粒尺寸为原始晶粒尺寸。当变形量增大到一定程度时，此时的畸变能已足以引起再结晶，但由于变形程度不大，形核率与长大速率比值很小，因此得到特别粗大晶粒。随着变形量增大，驱动形核与长大的储存能不断增大，而形核率增大较快，使形核率与长大速率比值增大，得到再结晶晶粒越来越细化。

一次再结晶完成时标示着储存能消耗殆尽，若再结晶充分，也说明再结晶晶粒靠在一起了，再结晶晶粒停止长大。对于后面的问题，可以如下理解：形变程度小，意味着再结晶形核的场所少，形核率低，在储存能足够的基础上，这些再结晶新晶粒有充分的空间满足其长大（只要给足温度条件）（能量多，形核少，再结晶新晶粒就可以长得比较粗大）；当形变程度大，再结晶的形核率高，再结晶新晶粒形核长大很快遇到相邻再结晶晶

粒，两者都是“干净”的晶粒，提早终止了长大（能量多，形核也多，再结晶新晶粒基本均匀长大，总体长大的相对较小）。所以，才会考虑利用大应变提高形核率细化组织。

入口锥的主要参数是入口锥角β和长度L。入口锥角β的大小要适当，角度过大润滑剂不易储存，易造成拉拔润滑不良；角度过小，则拉拔时产生的金属屑、粉末等不易随润滑剂流掉，堆积于模孔中影响制品的质量，甚至还会造成夹灰、划沟、拉断等缺陷。生产中硬质合金模的入口锥角β大小一般为40°，入口锥的长度L一般取定径带直径的0.6倍。棒材拉拔中润滑锥常用R=4~8mm的圆弧代替。

在回复阶段硬度的变化很小，约占总变化的1/5；在再结晶阶段变化很大，占4/5。硬度一般是和强度成正比例的一个性能指标，所以由此推论，回复过程中强度的变化也应该和硬度的变化相似。

形变引起的硬度和强度的增加量主要取决于位错密度，由此可推出，在回复过程中，位错密度的减小有限，只有达到再结晶阶段时，位错密度才会显著下降。

位错密度的数量级我不清楚了，但是其强度和位错密度的关系差不多是个U型字母，既开始随着位错密度增大，金属强度是降低的，在退火状态下是金属强度最低的时候，之后随着位错密度增加，强度增加，这里就比如说加工硬化，位错增加，硬度提高了