Ti-6AI-4V钛合金是一种中等强度的a+0型两相钛合金，与国内TC4材料相近，含有6%的Ⅸ相稳定元素Al和4%的p相稳定元素V。该合金具有优异的综合性能，在航空和航天领域获得了广泛应用，长时间工作温度可达400℃，在航空工业中主要用于制造发动机的风扇、压力机盘与叶片，以及飞机结构中的梁、接头、隔框和紧固件等重要的承力构件。

为了保证紧固件良好的疲劳、持久等力学性能，头部常采用镦制成形。而Ti-6AI-4V在

室温下的退火态组织为大量的d (hcp)相+少量的p(bcc)相，由于Ⅸ相的冷变形能力要比p相差，因此钛合金导热性差，如果采取冷镦成形，易产生折叠、裂纹，内部空洞及绝热剪切

带等缺陷；所以Ti-6AI-4V往往采取头部热镦成形。在实际生产过程中，为了保证产品进度，常采用加热效卒高、生产速度快的高频感应加热方式进行升温。在应变速率不变的情况下，提高成形温度，有利于材料的塑性变形。但高频感应加热速度快，温度难以控制，易造成产品过热。

1．原材料验证

为保证Ti-6AI-4V钛合金紧固件热成形质量，有效控制其加热温度及保温时间，现选取不同加热参数，通过对显微组织观察，判断热加工参数设置的合理性。

为保证试验结果的准确性，选取进口的Ti-6AI-4V钛合金材料，其显微组织如图1所示。

其中，图la为Ti-6AI-4V原材料横向显微组织形貌，图lb为纵向显微组织形貌特征。可看出：其显微组织形态为等轴组织，在等轴的d相基体上，分布着细小的p相。该材料组织均匀，未见明显冶金缺陷，为典型的Ⅸ+p双相钛合金。

为验证加热参数对原材料显微组织的影响，将该Ti-6AI-4V原材料用高频感应加热，加热至1000℃高于其相变点以上，保温15s，观察显微组织。

图2为1000℃，保温15s的原材料显微组织特征。可以看出：在200×下，组织粗大，晶粒明显，晶粒内部有网状组织，未发现细小的p相存在；图2a与图2b具有类似的组织结构，晶粒基本上成等轴状，魏氏组织形貌。

由于Ti-6AI-4V中铝含量相对较低，所以其增加点阵的扭曲程度，阻止原子再结晶过程中的定向移动并延迟晶粒长大的能力较弱。因此当加热温度高于相变温度后，原细小的等轴双相组织品粒逐渐长大，原晶界处存在的细小p相也溶入了Ⅸ相基体当中，随着温度的降低，在晶粒内析出网状的魏氏组织。

Ti-6AI-4V原材料为退火态，其组织为平衡态组织。在加热及保温过程中，没有产生再结晶，随着加热温度的升高及保温时间的延长，其原子达到了扩散激活能，晶粒长大的驱动力来源于晶界迁移后体系总的自由能的降低。温度是影响晶粒长大的主要因素，而晶界的迁移与原子的扩散有关，扩散系数越大，晶界越容易迁移，即晶粒越容易长大。

通过对Ti-6AI-4V原材料高频感应加热至1000℃，保温15s，晶粒明显长大且成等轴状，并产生了魏氏组织。

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