第16卷 第1期
摘要：钛合金以其优异的生物相容性、出色的力学性能和抗腐蚀性而广泛应用于航空航天等领域。然而，现代工艺制备的钛合金存在延展性和耐疲劳性较差的问题，同时钛金属本身的耐磨性也较差，因此需要通过合适的后处理工艺来改善其力学性能。在这种背景下，深冷处理凭借其便捷、无污染、低成本及能显著改善金属材料组织和综合性能等优势，成为机械加工领域备受瞩目的研究方向。首先简要介绍了深冷处理的发展历程以及 2 种主要加工方法：液态法和气态法，同时概括了气态法的具体流 程。其次重点综述了国内外深冷处理工艺对钛合金组织和织构的影响，分别从深冷时间、深冷温度与循环次数 3 个方面，归纳了深冷处理工艺对钛合金硬度和拉伸性能的影响以及深冷工艺的作用机理，并进一步探究了深冷处理工艺对钛合金制件摩擦磨损性能和耐疲劳性能的影响规律。最后介绍了深冷处理复合工艺方法，为基于深冷处理的加工工艺的发展提供有益参考和启示。
图1 气态法深冷处理系统原理
图4 不同温度下轧制 TC4 深冷处理后组织和晶粒尺寸分布
图5 轧制 TC18 深冷处理前后显微组织对比
图9 纯钛深冷处理后的孪晶组织
图10 EBM TC4 钛合金不同深冷时间下的疲劳循环次数
总结：
深冷处理对钛合金的力学性能、微观组织、残余应力等方面具有积极的影响。深冷处理操作简单，液氮成本低廉，可以作为传统热处理的预处理或后处理方式，为后续处理提供了思路。如果使用得当，可以显著提高生产率和产品质量，从而在覆盖了低温加工额外成本的同时，依然能够降低整体加工成本。为促进深冷处理技术的发展，可以从以下几个方面深化深冷处理的研究：
1）工艺。深冷处理作为传统热处理的后继工序，可以与传统热处理相结合。同时，考虑将新型的后处理手段（如磁场、真空等）与深冷处理配合研究开发全新的工艺流程。
2）深冷处理工艺手段和方法。经深冷处理后，金属与合金性能在很大程度上受工艺参数的影响。由于目前深冷工艺控制设备单一，能够准确控制深冷时间和温度的设备成本巨大，实验参数难以得到准确控制，因此，在深冷处理工艺的设备研发方面，应该加大投入力度与规模。此外，通过仿真和深度学习的方式探究和预测材料在深冷处理过程中的性能变化，可以极大地降低实验成本，并提高研究效率。
深冷处理技术具有广阔的应用潜力，但还存在许多待探索和挖掘的内容。随着中国工业化进程的加速推进，深冷处理技术将成为我国高端和精密制造业的重要支撑，对提升我国工业技术水平具有重大而深远的影响。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.01.002
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
冯泽群，邹海馨，刘钇麟，窦奕卓，江鹏等.钛合金深冷处理工艺研究综述[J]. 精密成形工程, 2024, 16(1): 14-23.
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