添加硼对铸造Ti-6Al-4V合金电火花加工性的影响

钛和钛合金具有高比强度和较高的刚度，广泛应用在航空领域。其中，Ti-6Al-4V合金的应用最为广泛。然而铸态下的β晶粒较大(约为2.5 mm)，不利于改善合金的机械性能。为了提高合金的性能，通常采用热机械处理来获取较小晶粒，需要较高的加工费，消耗大量时间。最近，研究者发现，添加少量硼元素会明显细化铸造Ti-6Al-4V合金的β晶粒，而且在晶界处形成的项链状TiB颗粒可提高合金的强度。

印度IISc研究中心学者Indrani Sen等人研究了添加硼的铸造Ti-6Al-4V合金的组织与性能，重点考察了硼元素的添加量对Ti-6Al-4V电火花加工性能的影响。实验首先熔铸出硼含量分别为0.0%、0.04%、0.09%(质量分数)的Ti-6Al-4V合金，在900℃、100 MPa条件下热等静压2 h，取样观察其显微组织，测试其室温力学性能和弹性模量。用电火花加工试样(试样横截面为5 mm×5 mm)，铜电极(直径2 mm，高30 mm)与负极相连，工作电压分别为80、100、120 V)，计算不同试样的电极磨损率。研究结果表明:添加硼元素提高了合金的拉伸强度和硬度，且当硼含量为0.04%时，弹性模量达到最高值。当硼元素添加量为0.09%时，一方面提高了合金的硬度和熔点，加工去除率较大，另一方面，由于晶粒细化或者TiB颗粒的存在提高了合金的强度，导致电极磨损率减少。电极磨损率减小对电火花加工有着重要的意义，相关因素对电极磨损率的定量影响值得深入研究。