Каковы ключевые факторы, влияющие на текучесть металла при экструзии титанового материала?

Экструзионное формование является важным методом пластической обработки титановых материалов. Состояние текучести металла является основным фактором качества экструдированной продукции; его однородность напрямую влияет на механические свойства, точность размеров и качество поверхности изделий. Неравномерное течение может вызвать дефекты, такие как усадочные полости, трещины и композиционное расслоение.

 

 

Кристаллическая структура, химический состав и теплофизические свойстватитановые материалыявляются внутренними факторами. Во время экструзии эти факторы определяют поведение течения металла и напрямую влияют на способность к пластической деформации и сопротивление течению.

 

1. Кристаллическая структура и характеристики фазового превращения.

• Фазовое превращение чистого титана: при комнатной температуре это -Ti с плохой низкотемпературной-пластичностью и неравномерным течением; при температуре выше 882 градусов он превращается в -Ti с улучшенной пластичностью и более равномерным потоком.

 

• Влияние легирующих элементов: -стабилизирующие элементы, такие как Al и Sn, повышают температуру фазового превращения; -стабилизирующие элементы (Mo и V) снижают температуру фазового превращения. Для обеспечения оптимального расхода необходим точный контроль температуры в зависимости от состава.

2. Химический состав и содержание примесей.

• Влияние основных компонентов: Изменение стойкости к высоко-температурной деформации и пластичности; отклонения состава от проектного диапазона легко приводят к неравномерности потока.

 

• Влияние примесей: O, N и C повышают сопротивление и снижают пластичность. Вероятно возникновение трещин; небольшое количество Fe полезно для пластичности, но избыток Fe образует хрупкие фазы, затрудняющие текучесть. Нужен строгий контроль примесей.

3. Теплофизические свойства.

• Низкая теплопроводность: тепло деформации трудно рассеивать, оно склонно к локальным высоким температурам, в результате чего образуются мягкие центры с быстрым потоком и твердые края с медленным потоком, образуя разницу скоростей потока.

 

• Малый коэффициент линейного расширения: небольшое объемное сжатие/расширение, но неправильный контроль температуры приведет к термическому напряжению, смещающему направление потока и влияющему на точность размеров.

 

 

1. Температура экструзии

Суть заключается в корректировке фазовой структуры материала путем контроля температурного диапазона, балансировки пластичности и производительности.

• Низкая температура (ниже точки фазового превращения): плохая пластичность, легкое растрескивание и неравномерное течение металла, которых следует избегать, насколько это возможно.

 

• Средняя температура (близкая к точке фазового превращения): + двухфазная область, требующая точного контроля температуры; в противном случае вероятно возникновение внутреннего напряжения.

 

• Высокая температура (выше точки фазового превращения): хорошая пластичность и равномерная текучесть, но чрезмерно высокая температура приведет к росту зерен и снижению прочности.

 

• Пример: сплав Ti-6Al-4V обычно используется при температуре 920–980 градусов (+ фазовая область), чтобы сбалансировать пластичность и стабильность зерна.

2. Скорость экструзии

Регулируйте стабильность потока, контролируя время деформации и тепло.

• Низкая скорость: равномерный поток и хорошее качество поверхности, но низкая эффективность производства и легкая адгезия формы.

 

• Высокая скорость: быстрый локальный рост температуры и ускоренное течение, но склонность к «опережению потока», что приводит к отклонению размеров или образованию трещин.

 

• Ключевой момент: титановые материалы имеют низкую теплопроводность, поэтому необходим строгий контроль скорости. Обычная скорость для чистого титана составляет 5–15 мм/с, а для сплава Ti-6Al-4V — 3–10 мм/с; скорость, превышающая 20 мм/с, легко повредить.

3. Коэффициент экструзии

Отражает степень деформации материала, влияющую на однородность и плотность потока.

• Малый коэффициент экструзии (<10): Small deformation, flow concentrated in the center, and easy "subsurface porosity" at the edges.

 

• Large extrusion ratio (>10): достаточная деформация, равномерный поток и высокая плотность, но большая устойчивость к деформации и легкий износ формы.

 

• Пример: 8-15 для тонкостенных профилей и 15–25 для цельных титановых стержней, что позволяет адаптироваться к различным требованиям к продукции.

4. Условия смазки

Основная функция: уменьшить трение между формой и материалом, обеспечить равномерную текучесть металла, снизить износ формы и потребление энергии.

• Ключевое требование: температура экструзии титанового материала высокая, а обычные смазочные материалы легко выходят из строя; необходимо использовать смазочные материалы,-стойкие к высоким температурам.

 

• Предпочтительное решение: смазочные материалы для стекла могут образовывать изолирующую пленку, снижая коэффициент трения с 0,3-0,5 до 0,1-0,2, а также обеспечивать теплоизоляцию и снижение повреждений.

 

• Предупреждение о рисках: Недостаточная смазка или повреждение материала приведут к образованию «зон застоя потока», вызывающих царапины на поверхности изделия и внутренние трещины.

 

Наша группа компаний Ruihang строго отбирает сырье для плавки и очистки титановых слитков, поставляя высококачественные-титановые стержни, пластины и другие изделия из титана после пластической обработки титановых материалов. Для более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте:Sam.Rui@bjrh-titanium.com