Poprawa mikrostruktury i właściwości stopu tytanu TC4 poprzez wyżarzanie
Tytan i jego stopy są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, chemicznym i morskim ze względu na ich zalety, takie jak niska gęstość, wysoka wytrzymałość właściwa i doskonała odporność na korozję.TC4stop tytanu zawiera 6% -pierwiastka stabilizującego fazę Al i 4% -pierwiastka stabilizującego fazę V, należącego do typowego + dwu-fazowego-wzmocnionego cieplnie stopu tytanu systemu Ti-Al-V. Ma dobre właściwości mechaniczne i przetwarzalność. Może być przetwarzany-na półprodukty, takie jak pręty, profile, arkusze i odkuwki, które są coraz bardziej preferowane przez ludzi.
Obecnie badania krajowe skupiają się głównie na właściwościach-wysokotemperaturowych, właściwościach pełzania i stabilności termicznej stopu tytanu TC4, ale wciąż stosunkowo niewiele badań dotyczy optymalizacji jego praktycznych parametrów poprzez rozsądne procesy obróbki cieplnej. W artykule zbadano wpływ procesów obróbki cieplnej na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne materiału poprzez poddawanie blach ze stopu tytanu TC4 różnym procesom obróbki cieplnej, co ma istotne znaczenie teoretyczne i praktyczne.
Po pierwsze, gąbkę tytanową,-aluminium o wysokiej czystości (99,99%) i stop aluminium-wanadu stopiono w próżniowym tyglu miedzianym{{3}chłodzonym-nietopliwym piecu łukowym niezużywalnym, przy mieszaniu elektromagnetycznym i osłonie argonu. Skład stopu po stopieniu (ułamek masowy, %) wynosił: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, resztę stanowił Ti. Aby zapewnić jednorodność składu chemicznego próbek, pręty ze stopu tytanu TC4 przygotowano poprzez potrójne przetopienie i walcowanie w arkusze tytanu o grubości 3 mm, a następnie-wyżarzanie odprężające w temperaturze 650 stopni przez 4 godziny. Następnie wyżarzone arkusze przetworzono na próbki do obserwacji mikrostruktury i próbki do próby rozciągania, a następnie poddano następującym trzem różnym procesom obróbki cieplnej:
1. Wyżarzanie: 790 stopni × 3 godziny, chłodzenie pieca.
2. Hartowanie roztworu: 980 stopni × 1 godzina, chłodzenie wodą.
3. Starzenie roztworu: 980 stopni × 1 godzina, chłodzenie wodą + 580 stopni × 8 godzin, chłodzenie piecem.
Wszystkie próbki po obróbce cieplnej poddano analizie mikrostruktury i badaniu wytrzymałości na rozciąganie.
Wpływ obróbki cieplnej na mikrostrukturę i właściwości stopu tytanu TC4
1. Obróbka wyżarzania
Po wyżarzaniu następuje rekrystalizacja w obu fazach materiału. Następuje rekrystalizacja fazy -, w której w zdeformowanej osnowie wytrącają się wielokątne małe ziarna; rekrystalizowana -faza wytrąca fazę wtórną -. Ostateczna mikrostruktura przedstawia -fazę równomiernie rozłożoną na matrycy -przekształcenia fazowego, z ogólnie jednolitą mikrostrukturą. Wyżarzanie eliminuje naprężenia wewnętrzne, poprawia plastyczność i stabilność mikrostrukturalną, ale prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości i twardości.
2. Hartowanie roztworu
Po hartowaniu w roztworze współczynnik kształtu -lameli znacznie się zmniejsza, proste -lamele stają się skręcone, a ciągła granica faz - ulega zniszczeniu, tworząc fazę lamelarną lub koszyczkową-splotową-. Ze względu na szybkie ochłodzenie z obszaru-o wysokiej temperaturze, faza - nie ma wystarczająco dużo czasu, aby całkowicie przekształcić się w fazę -, co powoduje utworzenie fazy metastabilnej -. W temperaturze pokojowej mikrostruktura składa się głównie z fazy martenzytycznej i metastabilnej -, która wykazuje zwiększoną wytrzymałość i twardość, ale znaczny spadek plastyczności.
3. Starzenie się rozwiązania
Po starzeniu się roztworu część martenzytycznej „” i metastabilnej -fazy rozkłada się, przekształcając się w stabilną rozproszoną -fazę i -fazę. W porównaniu z wyżarzaniem, po starzeniu wytrzymałość i twardość ulegają dalszej poprawie, ale plastyczność nieznacznie spada. Dzięki kompleksowej analizie proces starzenia w roztworze poprawia kompleksowe właściwości stopu tytanu.
Wniosek
Badania blach ze stopu tytanu TC4 w różnych procesach obróbki cieplnej pokazują, że:
● Wyżarzanie może poprawić plastyczność i stabilność mikrostrukturalną, ale zmniejsza wytrzymałość i twardość.
● Hartowanie rozpuszczające znacznie poprawia wytrzymałość i twardość, ale znacznie zmniejsza plastyczność.
● Starzenie rozpuszczające w pewnym stopniu równoważy wymagania dotyczące wytrzymałości, twardości i plastyczności, znacznie poprawiając kompleksowe właściwości materiału.
Rozsądny dobór procesów obróbki cieplnej ma ogromne znaczenie dla optymalizacji właściwości mechanicznych stopu tytanu TC4, zapewniając wsparcie techniczne przy jego zastosowaniu w-dziedzinach wymagających wysokich wydajności, takich jak przemysł lotniczy.
