钛合金棒线材的生产方法归纳起来有：旋锻、轧制、拉拔 ,锻造温度对合金性能影响如图1。扎制能保证钛合金的生产效率，但当丝线材细到一定程度以后，就难以保证加工后的组织质量。日本加工丝线材与钢材是采用同一类型的设备，这种缺乏针对性，不利于对钛丝线材加工控制；国内提出拉拔力带动轧辊转动来实现金属变形的辊模拉拔法，这种方法相对于其他扎制提高了生产率，但需要很好的塑性以避免抗力高产生裂纹使组织性能质量下降；M.D.Naughton 和 P.Tieman研究的无模线拉拔，这种方法特点是速度小，对合金的塑性要求较高。
图1 锻造温度对两相钛合金的室温力学性能和 β 晶粒的影响
在钛丝拉拔生产中，对生产质量有重要影响的因素为：材料化学成分、拉拔的组织形态、磨具参数、润滑条件以及拉拔工艺等。化学成分既定、工厂的设备和润滑不变情况下。为了获得良好的TC4钛丝材，对拔制工艺和组织控制的研究有重要的生产实际意义。
1、等轴组织控制工艺
根据表1两相钛合金典型组织的性能特点对比可以得出，等轴组织的室温塑性明显优于其他三类组织且室温强度低，同时对磨具损伤较小。因此常常通过热处理工艺控制来改善组织。通过细化晶粒增加强度、提高塑性，晶粒细化使单位体积内晶粒数量增加，细小的晶粒在应力作用下，容易协调转动变形；单位体积内晶界表面积升高，大量的晶界为滑移变形提供了一定的变形量；同时材料的内界面增加，提高了晶界滑动、界内位错运动及扩散运动的能力，变形更加均匀协调，低温、高速变形条件下晶界滑动也能占较大比例 。钛丝的超塑变形行为强烈依赖于晶粒尺寸，晶粒尺寸减小可使材料获得最佳的应变速率提高或变形温度降低，同时还可使材料在常温下具有优异的力学性能 。晶粒越细小越均匀，等轴效果越好，产生空洞的尺寸也就越小并且晶粒之间易于转动而实现变形，从而获得良好的拉伸塑性。细晶的变形特点可以通过细晶与粗晶组织变形激活能的差别来表明。因此，人们常常通过变形热处理(锻造、挤压、扎制)方法来实现晶粒细化，细化了组织，从而提高了材料的塑性，改善了组织。
2、设计加工参数
通过调整常规拉拔中拉模形状、模角 a、道次压缩率、反拉力和润滑条件，对改善金属拉拔时出现裂纹、断裂等情况有一定作用 。但影响比较大的是加工的参数如：拉拔速度和变形量等。
拔制速度是钛丝生产过程中一个重要的因素，对变形材料的性能有显著影响。钛合金对变形速度非常敏感，不同的速度对材料变形和塑性有不同的影响。
因此，在相同的拔制条件下，在不影响钛丝连续拉拔的情况下，增大拔制速度有利于生产率的提高。
钛丝在拔制出模后强度高于模孔内材料的屈服强，否则易出现断丝。一般情况下，材料的强度因变形量加大，金属的强度、硬度增加，塑韧性降低。原因是位错密度增加，位错反应和相互交割加剧，结果产生位错缠结等致使位错移动受限，从而需要不断增加外力。加工硬化加剧使材料的塑性恶化，脆性程度加剧，造成断丝。
目前，对钛及TC4钛丝的拉拔生产的原始组织如图1所示。在常温下，材料具有相当高的强度，比较差的塑性。塑性越低则变形抗力高且增大摩擦力，因此对磨具损伤大。由于摩擦力的影响，金属物体的塑性变形总是不均匀，因此变形物体内总有附加应力存在，易引起应力分布不均匀不良后果；使塑性降低，如附加应力超过材料强度极限时，会造成破裂；造成变形体的歪曲、形成残余应力等，残余应力反作用于材料，对塑性成形造成不良后果。
变形前为大晶粒且晶粒内存在排列不规则条状组织(图1a)，这样组织的下进行变形，变形抗力大。变形后组织沿变形方向呈线条状分布如图1(b)。TC4钛丝拔制前组织(图1c)，以 β 相作为 α 相的晶界的晶粒分布在 α 基体上，由于体心立方的 β 相体积分数少，单位体积内的晶界比较少，能提供滑移系和滑移晶粒极少。因此这种组织的TC4钛丝只有在高温下拔制，拔制后(图1d)产生纵横交错条状马氏体，这些马氏体分布在高温保留下来的晶界内。这种拔制后的组织同样塑性较差，特别不利于下一道次的拉拔。
综上所述，TC4 钛丝拔制工艺设计不合理而导致：大晶粒、晶粒不均匀、甚至裂纹和表明龟裂等缺陷。依据缺陷的宏观和微观特征，需改善拔制前的组织，优化拉拔工艺参数，针对存在的问题，对原材料进行必要的处理，同时设计合理的塑性加工参数，才能做到标本兼治的作用。
图1纯钛及TC4钛丝拔制前后组织
纯钛(a)拉拔前和(b)拉拔后；TC4 钛丝(c)拉拔前和(d)拉拔后
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