【摘 要】
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工业纯钛TA1具有较好的加工性、成形性、焊接性和耐腐蚀性,同时其对热处理不敏感,被广泛应用于石油、化工、航空航天以及航海等领域。近年来,我国钛用量逐年增长,但由于钛的提取、熔炼和加工十分困难,钛生产过程成品率低,从海绵钛到成品钛材的生产过程中产生的有形材料损失约占总投料量的50%,钛生产及加工过程产生了大量的钛屑、边丝、锭头、锭尾、热轧板头、等外板、热轧废料等废残钛,对于钛资源不仅是极大的浪费,而
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工业纯钛TA1具有较好的加工性、成形性、焊接性和耐腐蚀性,同时其对热处理不敏感,被广泛应用于石油、化工、航空航天以及航海等领域。近年来,我国钛用量逐年增长,但由于钛的提取、熔炼和加工十分困难,钛生产过程成品率低,从海绵钛到成品钛材的生产过程中产生的有形材料损失约占总投料量的50%,钛生产及加工过程产生了大量的钛屑、边丝、锭头、锭尾、热轧板头、等外板、热轧废料等废残钛,对于钛资源不仅是极大的浪费,而且造成严重的环境污染。本文对纯钛TA1铸锭铣皮后得到的钛屑先进行氧含量检测,后使用电子束冷床炉(EB炉)进行回收重熔,对浇注得到的TA1铸锭取样后使用Gleeble-1500热模拟试验机进行等温单向变形和连续冷却多道次变形实验,研究该TA1铸锭在不同变形温度和变形量条件下的热变形行为和微观组织演变,得到如下结论:使用钨极氩气保护纽扣炉对TA1钛屑的氧含量进行检测为0.08%,后使用电子束冷床炉熔炼钛屑后,由于电子束冷床炉中在生产过程中发生渗气,造成内部氧含量升高,得到的TA1铸锭氧含量增加到0.10%。试样在温度为860℃、890℃、920℃和K-890℃(过冷β相区),变形量10%-60%,应变速率10/s条件下进行等温单向变形,其应力随着变形温度的升高而逐渐降低。在变形温度为K-890℃,不同变形量时,其流变应力均与920℃时的流变应力相接近而远小于860℃和890℃时的流变应力。热变形时,整体位向相同的晶粒被压扁、拉长,但具有不同位向的晶粒在压应力的作用下,整体沿与变形方向呈一定角度的方向发生转动,晶粒之间的夹角随着变形的持续逐渐减小,最后与整体位向相同的晶粒一样被压扁、拉长,由于不同位向之间的晶粒发生相互挤压,造成应力集中,晶界处能量升高,在晶粒之间发生动态回复和动态再结晶。试样经过连续冷却多道次变形实验后,峰值流变应力随着道次数的增大而增加,温度越高,对应的峰值应力越小。当变形温度为K-890℃时,由于β相向α相的转变是在过冷和形变的双重作用下进行的,因此转变驱动力和形核率得到提高,其流变应力曲线由于动态软化作用而与920℃时的流变应力相当。随着变形温度的升高和变形量的增加,变形后的片层状组织逐渐发生球化,晶粒尺寸逐渐减小且更加均匀,同时,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,再结晶率升高,织构强度和方向发生改变。但是,和变形速率较小时TA1铸锭的再结晶率相比,本实验的应变速率(10/s)较大,再结晶孕育时间缩短且驱动力较小,当变形温度为860℃、890℃和920℃时,再结晶率分别为:0.15%、0.22%、0.61%,当变形温度为K-890℃时,再结晶率增大到0.5%,再结晶发生的程度较小。
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