TC4鈦合金板材的原始組織由93.86%的等軸α相和6.14%的β相組成，平均晶粒尺寸為1.3μm±0.7μm。室溫拉伸測(cè)試結(jié)果顯示，其各向異性較大，與軋制方向呈45°方向時(shí)，試樣的屈服強(qiáng)度最低，延伸率較高，且當(dāng)達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí)，試樣會(huì)很快發(fā)生斷裂。成形極限測(cè)試試驗(yàn)在裝有半球狀沖頭的設(shè)備上完成，半球沖頭的直徑為60mm。采用裝有4個(gè)先進(jìn)CCD相機(jī)的光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)來記錄每個(gè)試樣完整的變形過程。通過設(shè)計(jì)不同的試樣形狀來測(cè)試不同應(yīng)變路徑的變形行為。

 

Nb—55%Ti—5%Zr(原子)合余，經(jīng)過100小時(shí)的時(shí)效處理，Je值趨于飽和。由于Tc和P值的變化主堅(jiān)與成分有關(guān)，當(dāng)Tc和p值達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)，等溫時(shí)效處理微觀組織的變化。時(shí)效處理以前的組織稱為纖維組織，是出晶粒沿線材的拉仲方向延伸的加工組織。因?yàn)槲龀鑫锸茄乩w維組織的邊界優(yōu)先沉淀，所以，隨著時(shí)效溫度的提高和時(shí)效時(shí)間增加，析出物的粒子尺寸和數(shù)量包增加。例如，時(shí)效l00小時(shí)，粒狀的析出物尺寸達(dá)到100毫微米。如果時(shí)效時(shí)間超過l00小時(shí)，析出物成長(zhǎng)粗大。由此可見，這些合金經(jīng)過等溫時(shí)效后，Jc的變化與析出物尺寸的變化有著密切的關(guān)系。

 

若將時(shí)效溫度提高到500℃，沿纖維組織的邊界析出的決狀析出物尺寸達(dá)效百毫微米。在低溫時(shí)效時(shí)，析出物的數(shù)量增加，但尺寸很小，僅有數(shù)十毫微米。在350一500℃范圍進(jìn)行時(shí)效時(shí)，對(duì)合金的機(jī)械性能也有明顯影響中可以看出，含鈦量不同的合金，其抗拉強(qiáng)度隨時(shí)效溫度的變化而變化。在低溫時(shí)效的時(shí)，由于析出物粒子微細(xì)而抗抗強(qiáng)度值較高。350℃時(shí)效，抗拉強(qiáng)度值增加的較為顯著。報(bào)分析，在這樣的時(shí)效條件下，可能會(huì)有w相的析出。在500℃時(shí)效，由于消除了加工硬化，而坑拉強(qiáng)度降低。

 

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所有的試樣均在半球沖頭的頂部突然發(fā)生斷裂，斷裂前沒有明顯的頸縮現(xiàn)象，說明該合金的室溫成形性是非常有限的。對(duì)比分析了Ti-6Al-4V鈦板室溫彎曲和軋制成形時(shí)的變形行為。結(jié)果表明，擺錘折疊彎曲試驗(yàn)和V型模彎曲試驗(yàn)的最小彎曲半徑為9mm，而軋制成形的最小彎曲半徑為7.51mm，提高了15%以上。軋制成形可以成形更小的半徑尺寸且比簡(jiǎn)單的彎曲成形回彈更小。這主要是由于軋制成形是一個(gè)多工步的累積變形過程，逐步多次變形可以抑制裂紋的長(zhǎng)大，同時(shí)使材料的變形比普通的一次變形更加充分。另外，在高強(qiáng)鋼軋制過程中經(jīng)常出現(xiàn)的形狀缺陷在Ti-6Al-4V鈦合金軋制成形過程中相對(duì)較少。可見，軋制成形是室溫成形航空及汽車結(jié)構(gòu)件用高強(qiáng)鈦合金板材的很有潛力的加工方法。