1 鈦塑性加工新材料
金屬鈦和鈦合金是新型工程材料。許多國家都逐漸認(rèn)識到鈦的重要性，相繼對其進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)，對各種新型鈦合金的研究十分活躍。
鈦和鈦合金作為特種功能材料應(yīng)用于許多領(lǐng)域。如Ti-0.2%Pd和Ti-0.8%Ni-0.3%Mo合金等為耐蝕材料；NbTi合金為超導(dǎo)材料；Fe-Ti類合金（以及Mn-Ti類合金）是一種具有實(shí)用價值的貯氫材料；Ni-Ti基合金是一種具有實(shí)用價值的形狀記憶合金。
1.1 耐蝕鈦合金
純鈦是一種耐蝕金屬，已經(jīng)在化工行業(yè)廣泛應(yīng)用，但純鈦不能滿足所有條件下的耐蝕性要求。研制耐蝕鈦合金的目的及研發(fā)方向是：針對特定應(yīng)用環(huán)境（酸、堿、鹽等），進(jìn)一步提高
耐蝕性和使用壽命，降低成本，并考慮其綜合性能（如強(qiáng)度等）。如已有的耐蝕鈦合金有TA8、TA8-1、TA9、TA9-1、TA10、TA25等。
1.2 高溫鈦合金
航空航天等領(lǐng)域的某些器件對輕質(zhì)、高溫鈦合金有應(yīng)用需求。對高溫鈦合金的要求是：在盡量高的溫度下、在一定時間段內(nèi)要求鈦合金能保持一定高的強(qiáng)度，殘余變形不能超過一定限度，具有耐環(huán)境穩(wěn)定性（熱穩(wěn)定及耐疲勞性）和好的抗環(huán)境腐蝕性及抗氧化性等。加工過程中要注意合金長時間服役條件下的蠕變與熱穩(wěn)定性的矛盾，合理利用合金的可加工性。國外近幾年在該領(lǐng)域沒有發(fā)展新型高溫鈦合金，主要是在傳統(tǒng)高溫鈦合金（如IMI834和Ti-1100等）的基礎(chǔ)上進(jìn)行深化研究。650~800℃用合金研究集中在Ti3Al和TiAl基合金。
1.3 低溫鈦合金
低溫鈦合金可分為α型鈦合金和α+β型鈦合金兩種。較為成熟的低溫鈦合金為Ti-5Al-2.5Sn ELI和Ti-6Al-4V ELI合金。該類鈦合金的研發(fā)要求是：性能上要求在液氫、液氧、液氦、液氮等超低溫環(huán)境下保持良好的強(qiáng)度、塑性及韌性匹配；制備上要求有良好的可成形性。

1.4 高強(qiáng)度鈦合金
A 高強(qiáng)度β型鈦合金
航空、航天、航海、石油鉆井等行業(yè)需要使用輕質(zhì)、耐蝕、高強(qiáng)度的鈦合金。通過特殊的制備工藝（合金化、加工與熱處理），可以使鈦合金的強(qiáng)度達(dá)到1100MPa以上的水平，與高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度水平相當(dāng)。通過增加鈦合金中β型穩(wěn)定化合金元素的含量，可以增加鈦合金的固溶強(qiáng)化效果，通過固溶時效處理的彌散析出強(qiáng)化，進(jìn)一步提高鈦合金的強(qiáng)度水平。因此，高強(qiáng)度鈦合金中通常含有較多的β型穩(wěn)定元素，以近β型或亞穩(wěn)定β型鈦合金為主。研制該類鈦合金應(yīng)注意熔煉均勻性以及熱處理參數(shù)的選擇等問題。
B 近β型高強(qiáng)高韌鈦合金
世界上典型的近β型高強(qiáng)高韌鈦合金有以下幾種：美國研發(fā)的Ti-1023 合金、中國研發(fā)的TB10合金、俄羅斯研發(fā)的BT22合金等。以上合金均是20世紀(jì)研發(fā)的鈦合金，室溫抗拉強(qiáng)度σ,可達(dá)1000MPa以上，平面應(yīng)變斷裂韌性K1c可達(dá)65 MPa·m以上。該類鈦合金的發(fā)展方向是：研制σb>1150 MPa、K1c>60 MPa·㎡2的新型高強(qiáng)高韌鈦合金。
C α+β型高強(qiáng)鈦合金
美國研發(fā)的Ti-6-22-22S合金是α+β型高強(qiáng)鈦合金，為滿足飛機(jī)損傷容限的設(shè)計(jì)要求，Ti-6-22-22S合金已發(fā)展成高強(qiáng)高損傷容限型鈦合金，可滿足航空大型鍛件的使用要求。α+β型高強(qiáng)鈦合金的發(fā)展方向是高強(qiáng)高損傷容限鈦合金。
1.5 鈦鋁金屬間化合物基合金
鈦鋁金屬間化合物基合金密度低、耐熱性好，有高的比強(qiáng)度、高的剛度及高的抗高溫蠕變性能和抗氧化性能。它成為超高聲速飛行器和下一代先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的首選材料。1956年，美國Mcandrew 曾經(jīng)報道，鈦鋁金屬間化合物基合金在950℃時具有良好的抗蠕變和抗氧化能力。目前，鈦鋁金屬間化合物基合金已經(jīng)走過了最初的試驗(yàn)發(fā)展階段，正朝著產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。

1.6 專用鈦合金
專用鈦合金有新型形狀記憶合金、新型貯氫合金、恒彈性鈦合金、低膨脹鈦合金、高電阻鈦合金、消氣劑用鈦合金、抗彈鈦合金、透聲鈦合金、低屈強(qiáng)比易冷成形的鈦合金和高應(yīng)變速率的超塑成形鈦合金等。
1.7 低成本鈦合金
降低鈦材成本，有利于擴(kuò)大鈦材應(yīng)用領(lǐng)域。目前發(fā)展較快的低成本鈦合金包括不含或少含貴重金屬的鈦合金、能充分利用殘廢料的鈦合金、易切削加工的鈦合金和鈦鋼復(fù)合板等。鈦合金低成本化更有利于滿足民用市場需求。
2 鈦塑性加工新工藝
2.1 軋制
軋制工藝是一種生產(chǎn)鈦及鈦合金板棒管材和型材等的常用工藝。軋制工藝生產(chǎn)的鈦合金材表面質(zhì)量較高，內(nèi)部質(zhì)量穩(wěn)定，尤其是可以生產(chǎn)薄壁、變截面型材。近年來發(fā)展了多種新型軋機(jī)，如鈦及鈦合金環(huán)材軋制設(shè)備，根據(jù)軋制中環(huán)形件位置分為立式軋環(huán)機(jī)和臥式軋環(huán)機(jī)；根據(jù)軋制方式又可分為徑向軋環(huán)機(jī)和徑向－軸向軋環(huán)機(jī)。
2.2 擠壓
按金屬流動及變形特征分類，擠壓分正向擠壓、反向擠壓和特殊擠壓。擠壓最基本的方法是正向擠壓和反向擠壓；特殊擠壓包括靜液擠壓、連續(xù)擠壓、側(cè)向擠壓、聯(lián)合擠壓、復(fù)合擠壓、包套擠壓、脫皮擠壓、水封擠壓、舌模擠壓、粉末擠壓、半熔融擠壓、液態(tài)擠壓等。
按擠壓溫度分類，擠壓分熱擠壓、溫擠壓和冷擠壓。溫擠壓發(fā)展比較晚，目前應(yīng)用范圍較小。
擠壓法適合于批量小、品種與規(guī)格繁多的有色金屬管棒型材和線坯的生產(chǎn)。對于端面復(fù)雜或薄壁的管材和型材、直徑與壁厚之比趨近于2的超厚壁管材，以及脆性的材料，擠壓法是可行的壓力加工方法。
2.3 拉拔
隨著鈦材的應(yīng)用擴(kuò)大，近年來出現(xiàn)了不少新的鈦材拉拔方法，例如輥模拉伸、超聲振動拉伸、無模拉伸、鍍層一包套集束拉伸工藝等。輥模拉伸是將坯料從旋轉(zhuǎn)的兩個輥間隙中拉出來，其優(yōu)點(diǎn)是可增加道次壓縮量，減少拉伸過程的動力消耗，延長工具的使用壽命；無模拉伸工藝是采用感應(yīng)線圈或激光使鈦材局部加熱軟化，并施加張力使鈦材變細(xì)，其優(yōu)點(diǎn)是不需要拉模和潤滑劑、變形率大、效率高；應(yīng)用鍍層一包套集束拉伸工藝可生產(chǎn)5~30μm規(guī)格的鈦合金超細(xì)絲，該方法首先將鈦絲表面鍍一層低碳鋼，再將鍍好的鈦絲集束裝入低碳鋼管內(nèi)，然后進(jìn)行集束拉伸加工并進(jìn)行中間退火，加工到最終尺寸后用硫酸酸洗，將低碳鋼包套和鍍層除去。
3 鈦塑性加工技術(shù)展望
從國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀和鈦加工科技的發(fā)展來看，鈦和鈦合金的塑性加工技術(shù)今后將朝著以下幾個方向發(fā)展：
（1)高性能化，即發(fā)展使用溫度更高、比強(qiáng)度更高、比模量更高、耐蝕性及耐磨性更好的合金。
（2)多功能化，即發(fā)展各種特殊功能和用途的鈦合金，如高阻尼、低膨脹、恒電阻、高電阻、抗電解鈍化和貯氫、形狀記憶、超導(dǎo)、低模量生物醫(yī)用等鈦合金，以使鈦和鈦合金的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大。
（3)深化傳統(tǒng)合金的研究，通過設(shè)備和工藝改進(jìn)，改善現(xiàn)有合金的實(shí)用性能，擴(kuò)大傳統(tǒng)合金的使用范圍。
（4)采用先進(jìn)的加工技術(shù)，加工設(shè)備大型化、連續(xù)化，發(fā)展連續(xù)加工技術(shù)、直接軋制技術(shù)、冷成形技術(shù)和近凈成形技術(shù)，以提高鈦合金的生產(chǎn)效率、成品率和產(chǎn)品的性能。
（5)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬工件變形加工過程，預(yù)報金屬微觀組織的演變，乃至預(yù)報最終產(chǎn)品的力學(xué)性能（屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率和硬度等）；設(shè)計(jì)或改進(jìn)模具、工裝；分析處理試驗(yàn)結(jié)果，減少試驗(yàn)量，提高工作效率，降低研制成本。

（6)低成本化，發(fā)展不含或少含貴金屬元素，添加鐵、氧、氮等廉價元素的合金，開發(fā)易加工成形、易切削加工、合金元素和母合金廉價的鈦合金。開發(fā)最大限度使用殘廢料的鈦合金，提高殘廢鈦回收利用率。這對降低民用鈦合金成本特別重要。低成本化的目的是以較低廉的價格增加鈦合金在整個金屬材料市場中的競爭力。人們普遍認(rèn)為鈦具有其他材料不可比擬的優(yōu)越性能，但鈦的價格時常令消費(fèi)者（特別是汽車制造商）望而卻步，優(yōu)質(zhì)低廉的鈦合金的出現(xiàn)必將有助于擴(kuò)大鈦和鈦合金的應(yīng)用。