TC4 titaanisulami mikrostruktuuri ja omaduste parandamine lõõmutamise teel
Titaani ja selle sulameid kasutatakse laialdaselt kosmose-, auto-, keemia- ja meretööstuses tänu nende eelistele, nagu madal tihedus, kõrge eritugevus ja suurepärane korrosioonikindlus.TC4titaanisulam sisaldab 6% -faasi stabiliseerivat elementi Al ja 4% -faasi stabiliseerivat elementi V, mis kuulub Ti-Al-V tüüpilise + kahefaasilise-kuumus-tugevdatud titaanisulami hulka. Sellel on head mehaanilised omadused ja töödeldavus ning seda saab töödelda pool{10}}toodeteks, nagu latid, profiilid, lehed ja sepised, mida inimesed üha enam eelistavad.
Praegu keskenduvad kodumaised uuringud peamiselt TC4 titaanisulami kõrgete temperatuuride{0}}omadustele, roomamisomadustele ja termilisele stabiilsusele, kuid selle praktilise toimivuse optimeerimise kohta mõistlike kuumtöötlusprotsesside abil on veel suhteliselt vähe uuringuid. Käesolevas artiklis uuritakse kuumtöötlusprotsesside mõju materjali mikrostruktuurile ja mehaanilistele omadustele, allutades TC4 titaanisulamist lehtedele erinevaid kuumtöötlusprotsesse, millel on oluline teoreetiline ja praktiline tähendus.
Esiteks sulatati titaankäsn, kõrge -puhtusastmega alumiinium (99,99%) ja alumiinium-vanaadiumisulam vaakumvesi-jahutusega vasktiigliga mittetarbivas kaarahjus elektromagnetilise segamise ja argoonikaitse all. Sulami koostis pärast sulamist (massiosa järgi, %) oli: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, ülejäänud osa oli Ti. Proovide keemilise koostise ühtsuse tagamiseks valmistati TC4 titaanisulamist vardad kolmekordse ümbersulatamise ja 3 mm paksusteks titaanlehtedeks valtsimise teel, millele järgnes 4 tunni jooksul pingevaba lõõmutamine 650 kraadi juures. Seejärel töödeldi lõõmutatud lehed mikrostruktuuri vaatlusproovideks ja tõmbekatse proovideks ning allutati järgmisele kolmele erinevale kuumtöötlusprotsessile:
1. Lõõmutöötlus: 790 kraadi × 3 tundi, ahju jahutamine.
2. Lahuse kustutamine: 980 kraadi × 1 tund, vesijahutus.
3. Lahuse vanandamine: 980 kraadi × 1 tund, vesijahutus + 580 kraadi × 8 tundi, ahjujahutus.
Kõik proovid pärast kuumtöötlust allutati mikrostruktuuri analüüsile ja tõmbeomaduste testimisele.
Kuumtöötluse mõju TC4 titaanisulami mikrostruktuurile ja omadustele
1. Lõõmutamine
Pärast lõõmutamist toimub rekristallisatsioon materjali mõlemas faasis. Toimub -faasi ümberkristallisatsioon, mille käigus deformeerunud maatriksisse sadestuvad hulknurksed väikesed terad; ümberkristallitud -faas sadestab sekundaarse -faasi. Lõplikul mikrostruktuuril on -faas, mis on ühtlaselt jaotunud -faasitransformatsiooni maatriksil ja millel on üldine ühtlane mikrostruktuur. Lõõmutamine kõrvaldab sisemise pinge, parandab plastilisust ja mikrostruktuurilist stabiilsust, kuid viib tugevuse ja kõvaduse vähenemiseni.
2. Lahuse kustutamine
Pärast lahusega kustutamist väheneb -lamellide kuvasuhe märkimisväärselt, sirged -lamellid väänavad ja pidev -faasiliides hävib, moodustades lamell- või korvi{3}}kudumise -faasi. Kiire jahtumise tõttu kõrge-temperatuuri piirkonnast ei ole -faasil piisavalt aega, et täielikult -faasiks muutuda, mille tulemusena moodustub metastabiilne -faas. Toatemperatuuril koosneb mikrostruktuur peamiselt martensiitsest ja metastabiilsest -faasist, mis näitab suurenenud tugevust ja kõvadust, kuid oluliselt vähenenud plastilisust.
3. Lahuse vanandamine
Pärast lahuse vananemist osa martensiitsest '' ja metastabiilsest -faasist laguneb, muutudes stabiilseks hajutatud -faasiks ja -faasiks. Võrreldes lõõmutamisega paranevad tugevus ja kõvadus pärast vananemist veelgi, kuid elastsus väheneb veidi. Põhjaliku analüüsi abil parandab lahuse vananemisprotsess titaanisulami kõikehõlmavaid omadusi.
Järeldus
TC4 titaanisulamist lehtede uurimine erinevate kuumtöötlusprotsesside abil näitab, et:
● Lõõmutamine võib parandada plastilisust ja mikrostruktuurilist stabiilsust, kuid vähendab tugevust ja kõvadust.
● Lahuskarastus parandab oluliselt tugevust ja kõvadust, kuid vähendab oluliselt elastsust.
● Lahuse vanandamine tasakaalustab teatud määral tugevuse, kõvaduse ja elastsuse nõudeid, parandades oluliselt materjali terviklikke omadusi.
Kuumtöötlusprotsesside mõistlik valik on väga oluline TC4 titaanisulami mehaaniliste omaduste optimeerimisel, pakkudes tehnilist tuge selle kasutamiseks suure jõudlusega valdkondades, nagu kosmosetööstus.
