隨著等溫鍛造、超塑成形等先進(jìn)的成形技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)鈦合金高溫變形行為進(jìn)行研究變得尤為重要。鈦合金在獲得最終產(chǎn)品前，需要在β單相區(qū)或α＋β兩相區(qū)進(jìn)行熱加工，而鈦合金高溫變形受應(yīng)變、應(yīng)變速率和溫度的共同影響。合理的選擇熱加工參數(shù)對(duì)鈦合金的加工性能（是否有裂紋、空洞和變形不均勻現(xiàn)象）和顯微組織（晶粒尺寸、α相形態(tài)、β相形態(tài)和第二相分布）都能產(chǎn)生良好的影響，并且可以有效的提高加工速率、降低加工成本。近年來，為了提高鈦合金零件的加工能力，各國(guó)學(xué)者對(duì)鈦合金的高溫變形行為以及成形性能做了大量的研究。但目前國(guó)際上對(duì)Ti-6Al-7Nb生物鈦合金高溫變形機(jī)制深入研究甚少。
科研人員采用Gleeble2000熱模擬機(jī)對(duì)Ti-6Al-7Nb合金鍛棒在不同溫度和不同應(yīng)變速率下進(jìn)行高溫單道次壓縮試驗(yàn)，分析不同溫度和應(yīng)變速率對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和組織變化的影響，探討獲得良好加工性能的熱變形條件，利用Arrhenius方程計(jì)算熱變形激活能，為制定合理的熱加工工藝提供可靠的理論依據(jù)。
實(shí)驗(yàn)用料Ti-6Al-7Nb合金取自模鍛棒材，原始狀態(tài)為（α＋β）雙相組織，化學(xué)成分（%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：Al6.18，Nb7.07，F(xiàn)e0.046，C0.027，Ti為基體。利用熱膨脹法測(cè)出此合金α→β相變點(diǎn)溫度約為1010℃。采用Gleeble-2000熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行恒溫恒應(yīng)變速率單道次熱壓縮實(shí)驗(yàn)。試樣尺寸為Φ8mm×15mm的圓柱體，試樣表面均磨光。實(shí)驗(yàn)變形溫度分別為750、800、850、900℃，應(yīng)變速率分別為0.001、0.010、0.100、1.000、10.000s－1，最大變形量70%。進(jìn)行熱壓縮實(shí)驗(yàn)之前，試樣兩端面墊有薄Ta片，起潤(rùn)滑作用，加熱速率為5℃·s－1，到溫后保溫5min，精確控制加熱和保溫溫度（≤±5℃）；然后開始?jí)嚎s。實(shí)驗(yàn)在氬氣保護(hù)下進(jìn)行，完畢后迅速取出試樣空冷，以模擬實(shí)際熱加工狀態(tài)。利用光學(xué)顯微鏡和透射電鏡觀察變形后組織。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
?。?）Ti-6Al-7Nb合金在較低應(yīng)變速率0.001～0.100s－1變形時(shí)，軟化機(jī)制主要?dú)w因于α相動(dòng)態(tài)再結(jié)晶；而在較高應(yīng)變速率1～10s－1變形時(shí)，流變軟化主要是由“絕熱”效應(yīng)造成的。
（2）溫度變化對(duì)α相體積分?jǐn)?shù)有重要影響；應(yīng)變速率變化對(duì)α相體積分?jǐn)?shù)影響不大，但對(duì)α相形貌有重要影響。
?。?）Ti-6Al-7Nb合金在750、800、850和900℃溫度下變形激活能分別為209.25、196.01、194.01和130.40kJ·mol－1。
?。?）Ti-6Al-7Nb合金在溫度750～850℃，應(yīng)變速率為0.001～0.100s－1范圍內(nèi)變形機(jī)制主要為α相動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，在溫度900℃變形時(shí)，應(yīng)變速率0.001～0.100s－1范圍內(nèi)變形機(jī)制由β相動(dòng)態(tài)回復(fù)控制。
綜合考慮變形行為與組織細(xì)化因素，溫度750～850℃，變形速率在0.010～0.100s－1范圍內(nèi)，為良性熱加工區(qū)域。