Βελτίωση της μικροδομής και των ιδιοτήτων του κράματος τιτανίου TC4 μέσω ανόπτησης
Το τιτάνιο και τα κράματά του χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία, τη χημική και τη ναυτιλιακή βιομηχανία λόγω των πλεονεκτημάτων τους όπως η χαμηλή πυκνότητα, η υψηλή ειδική αντοχή και η εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση.TC4Το κράμα τιτανίου περιέχει 6% του -στοιχείου σταθεροποίησης φάσης Al και 4% του -σταθεροποιητικού στοιχείου φάσης V, που ανήκει στο τυπικό + διπλής-θερμικής φάσης-ενισχυμένο κράμα τιτανίου του συστήματος Ti-Al-V. Έχει καλές μηχανικές ιδιότητες και δυνατότητα επεξεργασίας και μπορεί να μεταποιηθεί σε ημικατεργασμένα προϊόντα, όπως ράβδους, προφίλ, φύλλα και σφυρηλάτηση, τα οποία προτιμώνται όλο και περισσότερο από τους ανθρώπους.
Προς το παρόν, η εγχώρια έρευνα επικεντρώνεται κυρίως στις ιδιότητες υψηλής{{0} θερμοκρασίας, στις ιδιότητες ερπυσμού και στη θερμική σταθερότητα του κράματος τιτανίου TC4, αλλά υπάρχει ακόμα σχετικά μικρή έρευνα για τη βελτιστοποίηση της πρακτικής του απόδοσης μέσω λογικών διαδικασιών θερμικής επεξεργασίας. Αυτή η εργασία μελετά την επίδραση των διαδικασιών θερμικής επεξεργασίας στη μικροδομή και τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού υποβάλλοντας φύλλα κράματος τιτανίου TC4 σε διαφορετικές διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας, η οποία έχει σημαντική θεωρητική και πρακτική σημασία.
Πρώτον, σφουγγάρι τιτανίου, αλουμίνιο υψηλής{0}καθαρότητας (99,99%) και αλουμίνιο-κράμα βαναδίου τήχθηκαν σε κενό με νερό{3}}ψυγμένο με χωνευτήριο χαλκού, μη αναλώσιμο κλίβανο τόξου υπό ηλεκτρομαγνητική ανάδευση και προστασία αργού. Η σύνθεση του κράματος μετά την τήξη (κατά κλάσμα μάζας, %) ήταν: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, με το υπόλοιπο Ti. Για να εξασφαλιστεί η ομοιομορφία της χημικής σύνθεσης των δειγμάτων, οι ράβδοι κράματος τιτανίου TC4 παρασκευάστηκαν με τριπλή επανατήξη και έλαση σε φύλλα τιτανίου πάχους 3 mm, ακολουθούμενη από ανόπτηση{14}}ανακούφισης στους 650 βαθμούς για 4 ώρες. Στη συνέχεια, τα ανοπτημένα φύλλα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία σε δείγματα παρατήρησης μικροδομής και δείγματα δοκιμής εφελκυσμού και υποβλήθηκαν στις ακόλουθες τρεις διαφορετικές διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας:
1. Επεξεργασία ανόπτησης: 790 μοίρες × 3 ώρες, ψύξη κλιβάνου.
2. Απόσβεση διαλύματος: 980 μοίρες × 1 ώρα, υδρόψυξη.
3. Παλαίωση διαλύματος: 980 μοίρες × 1 ώρα, υδρόψυξη + 580 βαθμός × 8 ώρες, ψύξη σε φούρνο.
Τα δείγματα μετά τη θερμική επεξεργασία υποβλήθηκαν όλα σε ανάλυση μικροδομής και δοκιμή ιδιοτήτων εφελκυσμού.
Επίδραση της θερμικής επεξεργασίας στη μικροδομή και τις ιδιότητες του κράματος τιτανίου TC4
1. Θεραπεία ανόπτησης
Μετά την ανόπτηση, λαμβάνει χώρα ανακρυστάλλωση και στις δύο φάσεις του υλικού. Συμβαίνει ανακρυστάλλωση της -φάσης, με πολυγωνικούς μικρούς κόκκους να καθιζάνουν στην παραμορφωμένη μήτρα. ανακρυσταλλωμένη -φάση καθιζάνει δευτερεύουσα -φάση. Η τελική μικροδομή παρουσιάζει μια -φάση ομοιόμορφα κατανεμημένη στη μήτρα του -μετασχηματισμού φάσης, με μια συνολική ομοιόμορφη μικροδομή. Η ανόπτηση εξαλείφει την εσωτερική καταπόνηση, βελτιώνει την πλαστικότητα και τη μικροδομική σταθερότητα, αλλά οδηγεί σε μείωση της αντοχής και της σκληρότητας.
2. Σβήσιμο διαλύματος
Μετά την απόσβεση του διαλύματος, η αναλογία όψεων των -ελασμάτων μειώνεται σημαντικά, τα ίσια -ελάσματα συστρέφονται και η συνεχής -διασύνδεση φάσης καταστρέφεται, σχηματίζοντας ελασματοειδές ή καλάθι-φάση ύφανσης -. Λόγω της ταχείας ψύξης από την περιοχή υψηλής-θερμοκρασίας, η -φάση δεν έχει αρκετό χρόνο για να μετατραπεί πλήρως στη -φάση, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό μιας μετασταθερής -φάσης. Σε θερμοκρασία δωματίου, η μικροδομή αποτελείται κυρίως από μαρτενσιτική '' και μετασταθερή -φάση, με αυξημένη αντοχή και σκληρότητα, αλλά σημαντική μείωση της ολκιμότητας.
3. Λύση γήρανσης
Μετά τη γήρανση του διαλύματος, μέρος της μαρτενσιτικής '' και της μετασταθερής -φάσης αποσυντίθεται, μετατρέποντας σε σταθερή διεσπαρμένη -φάση και -φάση. Σε σύγκριση με την ανόπτηση, η αντοχή και η σκληρότητα βελτιώνονται περαιτέρω μετά τη γήρανση, αλλά η ολκιμότητα μειώνεται ελαφρώς. Μέσω ολοκληρωμένης ανάλυσης, η διαδικασία γήρανσης του διαλύματος βελτιώνει τις περιεκτικές ιδιότητες του κράματος τιτανίου.
Σύναψη
Έρευνα σε φύλλα κράματος τιτανίου TC4 μέσω διαφορετικών διαδικασιών θερμικής επεξεργασίας δείχνει ότι:
● Η επεξεργασία ανόπτησης μπορεί να βελτιώσει την πλαστικότητα και τη μικροδομική σταθερότητα, αλλά μειώνει την αντοχή και τη σκληρότητα.
● Η απόσβεση διαλύματος βελτιώνει σημαντικά την αντοχή και τη σκληρότητα, αλλά μειώνει σημαντικά την ολκιμότητα.
● Η γήρανση του διαλύματος, σε κάποιο βαθμό, εξισορροπεί τις απαιτήσεις για αντοχή, σκληρότητα και ολκιμότητα, βελτιώνοντας σημαντικά τις ολοκληρωμένες ιδιότητες του υλικού.
Η λογική επιλογή διαδικασιών θερμικής επεξεργασίας έχει μεγάλη σημασία για τη βελτιστοποίηση των μηχανικών ιδιοτήτων του κράματος τιτανίου TC4, παρέχοντας τεχνική υποστήριξη για την εφαρμογή του σε τομείς υψηλής απόδοσης-όπως η αεροδιαστημική.
