TC4鈦合金屬于α+β兩相鈦合金，與其他兩相鈦合金一樣具有較高的比強度和熱強性，較好的綜合力學性能和耐蝕性，以及良好的生物相容性，在航空航天航海領域和醫(yī)學領域得到廣泛應用。TC4鈦合金在室溫下塑性較低、變形困難，其應用曾一度受到限制。研究表明，超塑用TC4鈦合金在溫度范圍為850～950℃，應變速率范圍為10-4～10-2/s-1時，呈現(xiàn)良好的超塑性。利用材料的超塑性可以成形在常溫條件下無法成形的零件，即超塑成形。但批量生產的超塑用TC4鈦合金板材顯微組織中往往存在高應力組織、畸變組織、拉長組織或大塊組織等組織缺陷，這些缺陷不僅會降低結構件的強度、塑性和疲勞強度等性能，還會嚴重影響TC4板材的超塑成形。因此，研究TC4鈦合金板材的退火工藝，優(yōu)化退火態(tài)組織，對超塑TC4板材的推廣和應用有重要意義。
研究人員通過控制冷軋加工率和調整再結晶退火制度，對超塑用TC4板材進行晶粒細化、等軸化、室溫力學性能優(yōu)化以及超塑性能研究。
試驗采用真空自耗電弧爐3次熔煉TC4鈦合金鑄錠，其β轉變溫度為985～995℃。鑄錠經(jīng)3150t鍛造機鍛成板坯，板坯經(jīng)1200mm四輥可逆式熱軋軋制并退火后，在1200mm四輥可逆式冷軋機進行18%和30%不同冷軋加工率加工，成品退火后測試其性能優(yōu)化工藝，并測試優(yōu)化后TC4板材的超塑性能。
材料顯微組織在Axiovert200MAT光學顯微鏡下觀測，力學性能在Instron5885拉伸試驗機上進行測試。試驗結果表明：
（1）增加冷軋加工率，經(jīng)840～880℃退火，有利于超塑用TC4板材得到均勻、無畸變、細小的再結晶組織，晶粒尺寸為4.1～5.3μm。
（2）在820～860℃保溫1h熱處理，超塑用TC4板材的室溫良好，強度為1065～1048MPa，延伸率為17%～18.5%。
（3）大冷軋加工率和中高溫熱處理后，超塑TC4板材在870℃、應變速率為2.4×10-3/s-1時，延伸率可達到894%。