純鈦及Ti-6Al-4V鈦合金由于具有高比強(qiáng)度、高韌性、較低的彈性模量、耐腐蝕等優(yōu)異的力學(xué)性能，在化工、航空及醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。作為一種單相多晶體金屬材料，除材料本身化學(xué)成分的影響外，純鈦的力學(xué)性能主要與微觀晶粒尺寸有關(guān)，純鈦的微觀組織與其熱加工、熱處理有關(guān)。

科研人員調(diào)研國內(nèi)外多數(shù)鈦制造商的純鈦棒材發(fā)現(xiàn)，多數(shù)廠家生產(chǎn)小直徑純鈦棒材均采用鋼材軋制生產(chǎn)線，一般為縱列式大變形的連軋或半連軋，或橫列式軋機(jī)軋制，這些廠家基本采用800～850℃范圍內(nèi)進(jìn)行軋制加工。但通過分析國內(nèi)外樣品來看，大多存在顯微組織不均勻問題，主要表現(xiàn)為心部組織細(xì)小、外周邊緣組織粗大，低倍可見環(huán)線。存在這一明顯差異的組織，對純鈦的力學(xué)性能，尤其是疲勞性能有很大影響。

為了搞清楚產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因，試驗(yàn)在250橫列式軋機(jī)上采用不同工藝方法進(jìn)行大變形的軋制加工，比較純鈦軋制后組織形貌的差異，并分析探討純鈦在大變形軋制過程中動態(tài)再結(jié)晶行為及其對晶體晶粒的影響，為工業(yè)生產(chǎn)獲得理想的純鈦組織奠定理論基礎(chǔ)及工藝支持。

試驗(yàn)選用TA1工業(yè)純鈦，化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：0.21O、0.001H、0.014N、0.031C、0.024Fe。原始鑄錠經(jīng)多火次鍛造成Φ70mm軋制試驗(yàn)用棒坯。采用橫列式250軋機(jī)進(jìn)行大變形軋制試驗(yàn)，熱軋加工工藝路線如圖1所示。Φ70mm試驗(yàn)棒坯采用850、760℃兩種熱軋加熱溫度，軋制變形總道次均為8次，總變形量均為92%，軋制成Φ20mm棒材，兩種方案的道次變形工藝參數(shù)完全一致。與方案1不同，方案2在軋制變形每道次之間進(jìn)行了短時停頓，停頓時間約10s，并在停頓間隙采用紅外測溫儀測定材料表層溫度。將試驗(yàn)棒材分別切割成Φ20mm×20mm的試樣進(jìn)行金相分析。

按V（HF∶HNO3∶H2O）=1∶3∶8的酸配比腐蝕試驗(yàn)純鈦微觀組織，采用BX51Olympus金相顯微鏡進(jìn)行金相分析，采用Image-ProPlus6.0金相分析軟件對不同熱處理?xiàng)l件下的樣品進(jìn)行組織晶粒尺寸定量分析。試驗(yàn)結(jié)果：

（1）850℃高溫下大變形連續(xù)軋制，純鈦發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶、晶粒細(xì)化，純鈦在連續(xù)快速軋制過程中近表面產(chǎn)生較明顯的溫升，晶粒長大速率快，動態(tài)再結(jié)晶過程中生成粗晶；表層及心部組織細(xì)小，晶粒尺寸差異大，低倍下呈現(xiàn)蝶狀輪廓。

通過控制軋制溫度在再結(jié)晶溫度以上附近的760℃低溫軋制，并輔以軋制道次間10s左右的短時停頓，可有效阻止純鈦棒材大變形連續(xù)軋制過程中的溫升，降低或避免棒材近表面因溫升導(dǎo)致晶粒異常長大，低倍蝶狀輪廓消失。

（曉紅）