金峰等：钛合金挤压用含NaC新型玻璃润滑剂的黏一温特性、热腐蚀及热障性能 ·727· 950 1000 3000 (a 900 2500 b 850 900 2500 800 h=1714 800 750 h=2025 5 w 700 1500 700 650 1500 600 600 1 6 550 500 1一换热系数 4换热系数 500 500 400 5一TA15端面温度 500 450L -h-185 2一TA15端面温度 3,H山3端面温度 -h=2866一—H13端面温度 300 5 101520253035 40 505 10 1520253035404 时间s 时间s 图9钛合金与模具的界面接触面温度、换热系数随时间的变化曲线.(a)新型玻璃润滑剂：()传统硅酸盐玻璃润滑剂 Fig.9 Curves of interface temperature and heat transfer coefficient with time for titanium alloy and die metal:(a)new glass lubricant:(b)tradition- al silicate glass lubricant 程中钛合金与模具钢的热交换，对于减小钛合金坯 B]Sejoumnet J,Delcroix J.Glass lubricant in the extrusion of steel. 料的温降、模具的温升有利. Lubr Eng,1955,11(2):382 4]Cai H J,Ye W J,Hui S X,et al.Effects of hot extrusion on mi- 3结论 crostructure and properties of Ti-6Al-4V titanium alloy.J Unig Sci Technol Beijing,2013,35(7):895 (1)通过模拟挤压实验研究了一种以磷酸盐玻 (蔡海娇，叶文君，惠松骁，等.热挤压工艺对T6A-4V钛 璃、SiO2和NaCl为主要组成的钛合金热挤压用新型 合金组织与性能的影响.北京科技大学学报，2013,35(7)： 玻璃润滑剂，采用合适的组成比（磷酸盐玻璃SO2/ 895) NaCI质量比70：20：10)，润滑剂在600~900℃之间 Xie J X,Liu J A.Theory and Technology of Metal Extrusion.2rd Ed.Beijing:Metallurgical Industry Press,2012 的黏度变化幅度较小，为1.3×10~9.4×10Pas, (谢建新，刘静安.金属挤压理论与技术.2版.北京：治金工 有利于提高钛合金挤压的润滑效果. 业出版社，2012) (2)950℃下润滑剂与钛合金的接触时间不超 6]Jia R L,Ji B.Development and application of hot extrusion tech- 过3min时，新型玻璃润滑剂对钛合金坯料表面的 nology for titanium.World Nonferrous Met,2010(11):48 高温腐蚀作用很小，且具有消除坯料表面原有氧化 (贾如雷，计波.钛材热挤压成形技术发展和应用现状.世界 有色金属，2010(11)：48) 层的作用，但随高温接触时间的延长，钛合金表面的 ] Bo C G,Xu D S,Lei J F,et al.FEM simulation of glass lubrica- 高温腐蚀程度逐渐增大 tion during section extrusion of titanium alloy.Chin J Nonferrous (3)当TA15钛合金和H13模具钢的初始温度 Med,2010,20(Spee1):857 分别为900℃和400℃、新型润滑剂最终厚度约0.1 (柏春光，徐东生，雷家峰，等。钛合金型材挤压玻璃润滑工 m时，钛合金和模具钢之间的界面换热系数随实 艺的有限元模拟.中国有色金属学报，2010,20（专辑1）： 857) 验时间的延长由185增加到1714Wm2s-1,而传 [8]Huang JC,Zhao K D.Problem on glass lubricant of titanium alloy 统钛合金热挤压用硅酸盐玻璃润滑剂为286~2025 extrusion.Rare Met Alloy Process,1977(5):26 W·m2·s1,表明新型玻璃润滑剂具有较好的高温 (黄金昌，赵克德.关于钛挤压的玻璃润滑问题.稀有金属合 热障性能 金加工，1977(5)：26) Zhang Z H,Zhou C,Xie JX.Superplastic extrusion behaviors of Zrss Alto Nis Cuso buik metallic glass.Chin I Nonferrous Met, 参考文献 2005,15(1):33 (张志豪，周成，谢建新.Zrs5A山1 o Nis Cu0大块非晶合金的超 Zhou W,Zhao Y G.A way of fabricate an Al-Si coating on the 塑性挤压成形性能.中国有色金属学报，2005,15(1)：33) surface of a Ti alloy and its high-emperature oxidation resistance [10]Xu M,Ling R,Zhang Z H,et al.Study on interfacial heat J Univ Sci Technol Beijing,2007,29 (2):157 transfer behavior of TAl5 titanium alloy and die materials.Int (周伟，赵宇光.在钛合金表面制备ASi涂层的方法及其高 Heat Mass Transfer,2017,108:1573 温抗氧化性.北京科技大学学报，2007,29(2)：157) [11]Mendiguren J,Ortubay R,Argandona E S D,et al.Experimen- 2]Fan X P,Wang J.Processing methods and application of titanium tal characterization of the heat transfer coefficient under different and its alloys.Mater Rev,2013,27 (Spec 22):349 close loop controlled pressures and die temperatures.Appl Therm (范兴平，王军.钛及钛合金的成型方法及应用.材料导报， Eng,2016,99:813 2013,27(专辑22)：349) 12 Yang H Y.The status quo and development trend of metal extru-金 峰等: 钛合金挤压用含 NaCl 新型玻璃润滑剂的黏--温特性、热腐蚀及热障性能 图 9 钛合金与模具的界面接触面温度、换热系数随时间的变化曲线 . ( a) 新型玻璃润滑剂; ( b) 传统硅酸盐玻璃润滑剂 Fig． 9 Curves of interface temperature and heat transfer coefficient with time for titanium alloy and die metal: ( a) new glass lubricant; ( b) tradition￾al silicate glass lubricant 程中钛合金与模具钢的热交换，对于减小钛合金坯 料的温降、模具的温升有利． 3 结论 ( 1) 通过模拟挤压实验研究了一种以磷酸盐玻 璃、SiO2和 NaCl 为主要组成的钛合金热挤压用新型 玻璃润滑剂，采用合适的组成比( 磷酸盐玻璃/ SiO2 / NaCl 质量比 70∶ 20∶ 10) ，润滑剂在 600 ～ 900 ℃ 之间 的黏度变化幅度较小，为 1. 3 × 105 ～ 9. 4 × 105 Pa·s， 有利于提高钛合金挤压的润滑效果． ( 2) 950 ℃ 下润滑剂与钛合金的接触时间不超 过 3 min 时，新型玻璃润滑剂对钛合金坯料表面的 高温腐蚀作用很小，且具有消除坯料表面原有氧化 层的作用，但随高温接触时间的延长，钛合金表面的 高温腐蚀程度逐渐增大． ( 3) 当 TA15 钛合金和 H13 模具钢的初始温度 分别为 900 ℃和 400 ℃、新型润滑剂最终厚度约 0. 1 mm 时，钛合金和模具钢之间的界面换热系数随实 验时间的延长由 185 增加到 1714 W·m － 2·s － 1，而传 统钛合金热挤压用硅酸盐玻璃润滑剂为 286 ～ 2025 W·m － 2·s － 1，表明新型玻璃润滑剂具有较好的高温 热障性能． 参 考 文 献 ［1］ Zhou W，Zhao Y G． A way of fabricate an Al--Si coating on the surface of a Ti alloy and its high-temperature oxidation resistance． J Univ Sci Technol Beijing，2007，29( 2) : 157 ( 周伟，赵宇光． 在钛合金表面制备 Al--Si 涂层的方法及其高 温抗氧化性． 北京科技大学学报，2007，29( 2) : 157) ［2］ Fan X P，Wang J． Processing methods and application of titanium and its alloys． Mater Ｒev，2013，27( Spec 22) : 349 ( 范兴平，王军． 钛及钛合金的成型方法及应用． 材料导报， 2013，27( 专辑 22) : 349) ［3］ Sejournet J，Delcroix J． Glass lubricant in the extrusion of steel． Lubr Eng，1955，11( 2) : 382 ［4］ Cai H J，Ye W J，Hui S X，et al． Effects of hot extrusion on mi￾crostructure and properties of Ti--6Al--4V titanium alloy． J Univ Sci Technol Beijing，2013，35( 7) : 895 ( 蔡海娇，叶文君，惠松骁，等． 热挤压工艺对 Ti--6Al--4V 钛 合金组织与性能的影响． 北京科技大学学报，2013，35( 7) : 895) ［5］ Xie J X，Liu J A． Theory and Technology of Metal Extrusion． 2rd Ed． Beijing: Metallurgical Industry Press，2012 ( 谢建新，刘静安． 金属挤压理论与技术． 2 版． 北京: 冶金工 业出版社，2012) ［6］ Jia Ｒ L，Ji B． Development and application of hot extrusion tech￾nology for titanium． World Nonferrous Met，2010( 11) : 48 ( 贾如雷，计波． 钛材热挤压成形技术发展和应用现状． 世界 有色金属，2010( 11) : 48) ［7］ Bo C G，Xu D S，Lei J F，et al． FEM simulation of glass lubrica￾tion during section extrusion of titanium alloy． Chin J Nonferrous Met，2010，20( Spec 1) : 857 ( 柏春光，徐东生，雷家峰，等． 钛合金型材挤压玻璃润滑工 艺的有限元模拟． 中国有色金属学报，2010，20 ( 专辑 1) : 857) ［8］ Huang J C，Zhao K D． Problem on glass lubricant of titanium alloy extrusion． Ｒare Met Alloy Process，1977( 5) : 26 ( 黄金昌，赵克德． 关于钛挤压的玻璃润滑问题． 稀有金属合 金加工，1977( 5) : 26) ［9］ Zhang Z H，Zhou C，Xie J X． Superplastic extrusion behaviors of Zr55 Al10 Ni5Cu30 buik metallic glass． Chin J Nonferrous Met， 2005，15( 1) : 33 ( 张志豪，周成，谢建新． Zr55 Al10 Ni5Cu30 大块非晶合金的超 塑性挤压成形性能． 中国有色金属学报，2005，15( 1) : 33) ［10］ Xu M，Ling Ｒ，Zhang Z H，et al． Study on interfacial heat transfer behavior of TA15 titanium alloy and die materials． Int J Heat Mass Transfer，2017，108: 1573 ［11］ Mendiguren J，Ortubay Ｒ，Argandoa E S D，et al． Experimen￾tal characterization of the heat transfer coefficient under different close loop controlled pressures and die temperatures． Appl Therm Eng，2016，99: 813 ［12］ Yang H Y． The status quo and development trend of metal extru- · 727 ·