热挤压工艺是利用挤压机上挤压杆传递的高压，对封关在挤压筒中的坏料进行挤压成形为与模具状态一样的制品的一种先进塑性加工步骤（常见金属热挤压过程如图1所示）。其拥有提高金属的变形能力、制品综合质量高、产品领域广蹬着点。钛脊合金属是难变形金属，又价值昂贵，因而热挤压工艺对出产大规格、厚壁或高要求钛管、钛棒、钛型材（以下简称钛挤压材）而言是最有发展前途的出产步骤。

图1  钢材热挤压过程简图

一、钛材热挤压成形技术的发展

钛是一种高活性金属，不仅在空气中加热极易传染，并且在肯定的温度、压力和表表状态下拥有和模具粘结的个性。钛的导热性差，热挤压时坯料表层与中心易产生较大温差，促使金属流动不均匀性加剧，这样表表层就产生较大的附加拉应力，在制品表表易形成裂纹。严沉时，在挤压棒材及管材上可能产生大的中心挤压缩孔。同时，挤压钛脊合金时热效应显著，不相宜的挤压工艺对挤压品组织和机能有副作用。钛的弹性模量低，回弹严沉，成型难题。因而钛合金挤压变形过程比铝合金、铜合金等其它有色金属挤压变形过程更为复杂。钛材热挤压工艺过程凭据坯料是否包套有所区别，其重要工艺流程如图2所示。钛材热挤压技术发展至今，中表有关技术人员萦绕提高钛挤压材质量和成材率、降低出产成本在坯料造备、坯料加热温度、挤压比、挤压速度、光滑及挤压模具等方面做了大量钻研索求工作。

图2  钛材热挤压工艺流程

（一）钛挤压坯锭的造备

钛脊合金的挤压坯传统造作工艺通常是真空电弧熔炼铸锭经铸造或轧造成毛坯，而后经切削加工或热压力穿孔造成尺寸和表表质量切合要求的光坯。不经热穿孔直接挤压，荒管质量好，但成材率低。为提高钛挤压材的综合成材率，钻研冶炼直接挤压的空心铸锭工艺是未来挤压钛材实现规
；霾桓龇⒄狗较。乌克兰E.O.Paton电焊钻研所已钻研出通过电子束冷床熔炼大型空心锭。目前，宝钛、宝钢特钢已引进等离子、电子束冷床炉，下一步应积极钻研冶炼可直接挤压的空心铸锭工艺。

（二）钛挤压坯锭的加热

钛在空气中加热时易被气体传染，所以挤压坯锭加热时必须设法
；そ鹗舯肀聿皇芑蛏偈芷宕。挤压坯锭的加热按其
；げ街杩煞治准尤取⑼坎慵尤取⒀卧〖尤取⒉Ａ厶寮尤群屯ɡ尤鹊。目前，通常用感应加热。在造订加热工艺时，为了便于在最幼的压力下实现急剧挤压，应在能保障产品拥有优良力学机能下用尽可能高的温度进行挤压。例如：对于工业纯钛，即便挤压温度高达1038℃，对其力学机能也无显著的影响目前，纯钛、α型及α＋β型钛合金通常在低于合金的α＋β／β相变温度20℃～100℃挤压。β型钛合金通常

选取高于相变温度挤压。

（三）钛挤压比简直定

挤压加工中，变形水平通常用挤压比（λ）暗示。为了改善制品的组织和机能，好多文件都以为，挤压钛及其合金时应该选取较大的挤压比，其实，钛的挤压比相对较幼，通常幼于30。钻研批注：TC4钛合金在两相区加热，选取3～10的挤压比，可得到综合机能优良的产品
；而用一样温度加热，用28的挤压比时，由于变形热效应而使温度升高到α＋β／β相变温度以上，使产品出现网状组织，资料综合机能变差。除思考金属自身特点以表，还必须思考设备能力和工模具的强度成分。同时，挤压比还受钛的光滑方式影响。通常选取玻璃光滑选用的挤压比包套挤压幼。

（四）钛挤压速度的领域

与挤压温度、挤压比一样，挤压速度不仅影响挤压件的机能和表表质量，还影响挤压力。挤压时可达到的现实挤压轴速度凭据钛合金成分、挤压温度和挤压比而变动。通常选用80～130毫米／秒中等速度挤压。速度对挤压的热效应的影响可用来维持挤压件的温度恒定。据国表文件报路，挤压速度级凭据挤压件挤出的温度变动进行校对，温杜酌精密仪表纪录。通过温度信息反馈，调节挤压速度。此表，还可通过理论仿照－法式节造挤压速度。通过推算机预先推算出温升法规，凭据分歧的产品，选择相应的法式进行等温挤压。

（五）钛挤压光滑剂的选用

光滑问题是国内表钛脊合金热挤压技术的一个难点，也是一个钻研热点。目前，使用的光滑剂重要有光滑脂、玻璃光滑剂和金属包覆三种类型。

光滑脂通常为加有稠化剂的矿物油。用光滑脂光滑剂方便、实用，能够挤出表表质量良好迪胙材，但往往挤压抑品的长度受到限度。挤压型材的最大长度限于3～4.5米。长挤压材结尾易出现粘结缺点。此刻该步骤多为幼批量出产或与下面两种步骤连用。

玻璃光滑挤压是目前世界上最先进的光滑工艺。自1941年发现至今已得到宽泛利用。与其它光滑资料相比，玻璃光滑剂拥有导热系数低，隔热机能好，高温附着机能好，耐压能力高，化学机能不变性好，与金属不起反映，能预防金属被气体传染蹬着点。因而，它是最拥有发展潜力的光滑资料。目前，世界上普遍选取玻璃光滑挤压。我国固然也很早发展玻璃光滑剂的钻研，但还未达到工业化利用水平。

钛脊合金热挤压还能够选取金属包覆光滑。重要是在坯料名义包覆铜、软钢或其它金属，也可喷涂铜。选取铜包覆挤压，当金属加热温度超过850℃时，在钛与铜的界面上会天生一种Ti－Cu共晶组织，该组织为脆性物质，不仅起不到光滑的作用，反而会粉碎正常的挤压。因而，该步骤通常只限于纯钛挤压。此表，金属包覆挤压工序复杂，成本高，酸洗过程环境传染严沉。

（六）钛挤压工模具的使用

与挤压其它金属一样，挤压钛管材时通常用平面模具。为提高模具的使用寿命和改善光滑前提，模具通常预热到300℃～400℃。正常情况下每副挤压模的使用寿命在20次左右。模具资料和加工成本极度高，因而为降低钛挤压材的加工成本必须对模具资料和模具结构进行钻研。对于型材挤压，为提高薄壁型材尺寸精度和工模具耐磨性，俄罗斯轻合金钻研院曾钻研在挤压模具工作表表用气体火焰法和等离子法涂敷了分歧金属的碳化物和氧化物涂层，了局批注通常工具钢上涂敷0.05～0.1毫米厚迪脞底层，再以等离子法涂敷二氧化锆涂层的模具机能最佳，造出了断面单元厚度为2毫米，公差为0.5毫米的高强钛合金型材。选取带陶瓷涂层的模具共同使用玻璃光滑剂，成为了成批出产是薄壁型材的一个沉要成分。

表  钛脊合金棒材的挤压参数

必要指出的是，钛脊合金优质产品的挤压，要求在维持工拥有中意寿命的前提下造考订确的出产工艺，即要求温度、挤压速度、挤压比及光滑方式的共同。上表列举了典型钢种挤压棒材的参数。

二、钛挤压材的出产与利用

20世纪50年代，陪伴着钛起头工业化出产，热挤压成形技术在钛材出产中得以急剧利用和发展。经过几十年的发展，俄罗斯、美国、英国等国度用挤压法除了能够出产钛脊合金管、棒材以表，还可挤压种类繁多迪胙脊合金型材。这些型材不仅是角材、丁字形材、槽形管材，还蕴含各类各样的异型材、变断面型材，甚至尺寸公差，表表质量达到可不进行机械加工的水平。

俄罗斯迪胙合金的试验工作始于1953年，在上世纪60年代为迅速发展的航空技术提供各类各样的薄壁型材、翼翅型材、空心型材、大型型材和壁板等。自此俄罗斯钛挤压型材技术处于世界先进水平。其出产迪胙合金商标达十几种，规格达两千多种。例如：出产的OT4、OT4－1、BT20、BT14、BT15合金薄壁型材，其腹板厚度为1.5～5毫米，腹板厚度公差为0.5毫米。俄罗斯上萨尔达冶金结合出产企业（VSMPO）挤压管、棒和型材除国内使用表，也大量出口美国和欧洲飞机造作和供给厂家。除航空航天表，VSMPO公司出产的含Pd，Ru的合金Ti－6Al－4V合金管还用于了石油开采。

美国的大直径钛合金挤压管出产居世界当先水平。美国将直径(48～610)毫米×26毫米×2600毫米的Ti－6Al－4V－Ru合金管用做地热、海上钻井管路。美国RMI公司出产的直径650毫米×(22～25)毫米×35000毫米超长Ti－3Al－2.5V－Ru合金管用于海底石油开采。此表，在挪英武威钻井支持平台立管用的是直径600毫米×25毫米×15000毫米的Ti－6Al－4V ELI合金管。国际上对钛型管的研发比力缓慢，只有美国Titanium Sports Technology公司选取挤压和拉伸法，出产出正方形、长方形、三角形、椭圆形、五角形、六角形和八角形等多种状态的型管，成为世界上唯逐一家出产钛型管的公司。目枪型管的利用还不够宽泛，用量不大，但在构筑、体育休闲及特殊工程等领域，存在较大的潜在市场。

我国钛脊合金挤压出产起头于20世纪60年代末。其时，宝钛公司和长城钢厂别离从德国引进了一台3150吨可挤压钛合金的热挤压机。经过近40年发展，宝钛公司可挤压钛脊合金的各类规格的管、棒材及单一断面的型材及复合材，商标达几十种。这些产品已宽泛利用于航空、航天、卫星以及能源、化工等国民经济的各个部门。但是还应该看到，我国与先进国度相比，还存在较大差距，较复杂断面的型材还不能出产。近几年，随着化工等民用领域对高质量钛管需要剧增，西部钛业、浙江五环等公司先后引进了重要用于挤压钛管的挤压机。2009年10月，宝钢特钢从德国引进的世界先进水平的6000T挤压机投产（如图3），为我国出产大规格钛管和型材提供了必须的设备，标志取我国钛材挤压设备上了一个新台阶。

图3  宝钢6000T热挤压机

三、实现语

我国钛热挤压技术发展缓慢，和国表存在较大差距？⒂芯赫Φ想鸭费共，提高我国钛挤压材整体水平，建议应首先从以下四个方面着手解决：

（一）利用冷床炉进行空心铸锭管坯的钻研。如前所述，依照目前的管坯造作步骤，已不适应建设资源节约型社会的发展要求，为此要积极发展冷床炉冶炼空心管坯工艺钻研，简化工序，降低成本，提高市场竞争力，势在必行。

（二）高温光滑剂的钻研。光滑剂对于热挤压成形产品质量和出产成本有着沉要影响，因而，钻研适合于分歧资料的光滑剂，以提高产品的综合质量，减轻模具磨损是目前火急必要解决的问题。

（三）模具资料和模具结构设计钻研。热挤压时，模具接受高温高压和强摩擦复合作用，严沉影响了模具的使用寿命、产品的质量和出产成本。因而，对模具资料和模具结构设计步骤钻研，也是今后必要解决的问题之一。

（四）积极启发钛挤压材市场。钛挤压材将在飞机造作、海洋工程、体育休闲等行业有极度大的需要潜力。此刻钛挤压材出产与设计利用单元结归并不缜密，各人应共同致力提高我国钛挤压材整体水平。