添加硼對鑄造Ti-6Al-4V合金電火花加工性的影響

鈦和鈦合金具有高比強度和較高的剛度，廣泛應用在航空領域。其中，Ti-6Al-4V合金的應用最為廣泛。然而鑄態下的β晶粒較大(約為2.5 mm)，不利于改善合金的機械性能。為了提高合金的性能，通常采用熱機械處理來獲取較小晶粒，需要較高的加工費，消耗大量時間。最近，研究者發現，添加少量硼元素會明顯細化鑄造Ti-6Al-4V合金的β晶粒，而且在晶界處形成的項鏈狀TiB顆粒可提高合金的強度。

印度IISc研究中心學者Indrani Sen等人研究了添加硼的鑄造Ti-6Al-4V合金的組織與性能，重點考察了硼元素的添加量對Ti-6Al-4V電火花加工性能的影響。實驗首先熔鑄出硼含量分別為0.0%、0.04%、0.09%(質量分數)的Ti-6Al-4V合金，在900℃、100 MPa條件下熱等靜壓2 h，取樣觀察其顯微組織，測試其室溫力學性能和彈性模量。用電火花加工試樣(試樣橫截面為5 mm×5 mm)，銅電極(直徑2 mm，高30 mm)與負極相連，工作電壓分別為80、100、120 V)，計算不同試樣的電極磨損率。研究結果表明:添加硼元素提高了合金的拉伸強度和硬度，且當硼含量為0.04%時，彈性模量達到最高值。當硼元素添加量為0.09%時，一方面提高了合金的硬度和熔點，加工去除率較大，另一方面，由于晶粒細化或者TiB顆粒的存在提高了合金的強度，導致電極磨損率減少。電極磨損率減小對電火花加工有著重要的意義，相關因素對電極磨損率的定量影響值得深入研究。