La resistenza alla deformazione della lega di titanio è elevata e le proprietà chimiche sono attive, quindi il processo di forgiatura presenta problemi e difficoltà particolari. Innanzitutto, le proprietà microstrutturali dei pezzi fucinati in lega di titanio sono molto sensibili ai parametri termici di forgiatura. L'intervallo di temperature di forgiatura della lega di titanio è relativamente ristretto e la resistenza alla deformazione della lega di titanio aumenta significativamente con l'aumento della velocità di deformazione durante il processo di forgiatura, mostrando una forte sensibilità alla velocità di deformazione. In secondo luogo, la conduttività termica della lega di titanio è scarsa ed è facile produrre un surriscaldamento locale nel processo di forgiatura, con conseguente grande differenza di temperatura interna ed esterna, che aggrava la distribuzione non uniforme del grado di deformazione all'interno e all'esterno del pezzo grezzo, con conseguente in fessurazioni durante il processo di forgiatura e grave rottamazione del prodotto. Pertanto, è di grande importanza pratica studiare gli effetti dei diversi processi di forgiatura sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche della lega di titanio al fine di trovare un processo di forgiatura ragionevole per formare pezzi fucinati in lega di titanio.
Grazie alle sue eccellenti proprietà, la lega di titanio TC4 è stata ampiamente utilizzata nei campi aerospaziale, automobilistico e medico ed è la lega di titanio + bifase più utilizzata. Studiosi nazionali e stranieri hanno condotto molte ricerche sulle varie proprietà e sulla tecnologia di lavorazione della lega di titanio TC4. Tuttavia, esistono pochi studi sistematici sugli effetti dei diversi processi di forgiatura sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche della lega di titanio TC4. Sono stati studiati gli effetti della forgiatura, della quasi forgiatura e della forgiatura a zona bifase ( + ) sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche delle barre in lega di titanio TC4 al fine di selezionare un processo di forgiatura più ottimizzato e fornire un riferimento per la produzione di forgiati in lega di titanio TC4 che soddisfino i requisiti.
La dimensione della materia prima della lega di titanio TC4 è Φ100mm×450mm e il punto di transizione di fase (+) / è di 990 gradi misurato con il metodo metallografico.
Per studiare l'effetto del processo di forgiatura sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche della lega di titanio TC4, la billetta di forgiatura è stata divisa in 3 sezioni, che sono state testate mediante forgiatura convenzionale (T -60 grado), quasi forgiatura (T -20 grado) e forgiatura (T +40 grado) rispettivamente. La deformazione era del 50%. L'attrezzatura per la forgiatura è un martello per forgiatura gratuito da 3 t. Dopo la forgiatura, i pezzi forgiati ottenuti dai tre processi sono stati sottoposti a un doppio trattamento termico a 900 gradi × 1 ora/AC+600 grado × 4 ore/AC. Dopo il trattamento termico, campioni metallografici, campioni di trazione e campioni di impatto sono stati prelevati da forgiati in lega di titanio TC4 e la loro microstruttura è stata osservata al microscopio metallografico. Le statistiche quantitative dei parametri microstrutturali come il contenuto della fase equiassiale e lo spessore della fase lamellare secondaria sono state completate utilizzando un software di analisi delle immagini.
I risultati del test mostrano che:
(1) Dopo aver forgiato la lega di titanio TC4 mediante + forgiatura, quasi forgiatura e forgiatura, sono state ottenute rispettivamente la struttura equiassiale, la struttura mista e la struttura lamellare.
(2) La resistenza delle barre in lega di titanio TC4 dopo + forgiatura, quasi forgiatura e forgiatura è simile, mentre la plasticità dopo + forgiatura e vicino forgiatura è superiore a quella dopo forgiatura, ma la resistenza all'urto delle barre in lega di titanio TC4 dopo forgiatura è la migliore. Le barre in lega di titanio TC4 mostrano le migliori proprietà meccaniche complete dopo la quasi forgiatura.
(3) La frattura da trazione delle barre in lega di titanio TC4 durante i tre processi di forgiatura ha mostrato tutte un meccanismo di frattura duttile. + la forgiatura e la quasi-forgiatura presentavano fossette equiassiali profonde e uniformemente distribuite, mentre le leghe da forgiatura mostravano fossette relativamente piatte e allungate.
