TC4 titāna sakausējuma mikrostruktūras un īpašību uzlabošana, izmantojot atlaidināšanu
Titānu un tā sakausējumus plaši izmanto kosmosa, automobiļu, ķīmijas un jūras rūpniecībā, pateicoties to priekšrocībām, piemēram, zemam blīvumam, augstai īpatnējai izturībai un lieliskai izturībai pret koroziju.TC4titāna sakausējums satur 6% -fāzes stabilizējošā elementa Al un 4% -fāzu stabilizējošā elementa V, kas pieder Ti-Al-V sistēmas tipiskajam + divfāzes-termiski-stitinātajam titāna sakausējumam. Tam ir labas mehāniskās īpašības un apstrādājamība, un to var pārstrādāt pusfabrikātos, piemēram, stieņos, profilos, loksnēs un kalumos, ko cilvēki arvien vairāk izvēlas.
Pašlaik vietējie pētījumi galvenokārt ir vērsti uz titāna sakausējuma TC4 augstās-temperatūras īpašībām, šļūdes īpašībām un termisko stabilitāti, taču joprojām ir salīdzinoši maz pētījumu par tā praktisko veiktspēju, izmantojot saprātīgus termiskās apstrādes procesus. Šajā rakstā tiek pētīta termiskās apstrādes procesu ietekme uz materiāla mikrostruktūru un mehāniskajām īpašībām, pakļaujot TC4 titāna sakausējuma loksnes dažādiem termiskās apstrādes procesiem, kam ir svarīga teorētiskā un praktiskā nozīme.
Pirmkārt, titāna sūklis, augstas -tīrības pakāpes alumīnijs (99,99%) un alumīnija-vanādija sakausējums tika izkausēts vakuuma ūdens-dzesētā vara tīģelī, kas nav -patērējams loka krāsnī, izmantojot elektromagnētisko maisīšanu un aizsardzību ar argonu. Sakausējuma sastāvs pēc kausēšanas (pēc masas daļas, %) bija: 6.29Al, 4.14V, 0.029Fe, 0.023C, 0.19O, bet pārējais bija Ti. Lai nodrošinātu paraugu ķīmiskā sastāva viendabīgumu, TC4 titāna sakausējuma stieņi tika sagatavoti, trīskārši pārkausējot un velmējot 3 mm biezās titāna loksnēs, kam sekoja 4 stundu atlaidināšana 650 grādos. Pēc tam rūdītās loksnes tika apstrādātas mikrostruktūras novērošanas paraugos un stiepes testa paraugos un pakļautas šādiem trīs dažādiem termiskās apstrādes procesiem:
1. Atkausēšanas apstrāde: 790 grādi × 3 stundas, krāsns dzesēšana.
2. Šķīduma dzēšana: 980 grādi × 1 stunda, ūdens dzesēšana.
3. Šķīduma novecošana: 980 grādi × 1 stunda, ūdens dzesēšana + 580 grāds × 8 stundas, dzesēšana krāsnī.
Visi paraugi pēc termiskās apstrādes tika pakļauti mikrostruktūras analīzei un stiepes īpašību pārbaudei.
Termiskās apstrādes ietekme uz TC4 titāna sakausējuma mikrostruktūru un īpašībām
1. Atkausēšanas apstrāde
Pēc atkausēšanas abās materiāla fāzēs notiek pārkristalizācija. Notiek -fāzes pārkristalizācija, deformētajā matricā izgulsnējas daudzstūraini mazi graudiņi; pārkristalizētā -fāze izgulsnē sekundāro -fāzi. Galīgajā mikrostruktūrā ir -fāze, kas vienmērīgi sadalīta -fāzes transformācijas matricā, ar vispārēju vienotu mikrostruktūru. Rūdīšana novērš iekšējo spriegumu, uzlabo plastiskumu un mikrostrukturālo stabilitāti, bet noved pie stiprības un cietības samazināšanās.
2. Šķīduma dzēšana
Pēc šķīduma dzēšanas -lameļu malu attiecība ievērojami samazinās, taisnās -lameles kļūst savītas, un nepārtrauktā -fāzes saskarne tiek iznīcināta, veidojot slāņa vai groza{3}}ausuma -fāzi. Sakarā ar strauju dzesēšanu no augstas-temperatūras reģiona, -fāzei nav pietiekami daudz laika, lai pilnībā pārveidotos par -fāzi, kā rezultātā veidojas metastabila -fāze. Istabas temperatūrā mikrostruktūra galvenokārt sastāv no martensīta '' un metastabilās -fāzes, kas liecina par paaugstinātu izturību un cietību, bet ievērojamu elastības samazināšanos.
3. Šķīduma novecošana
Pēc šķīduma novecošanas daļa martensīta '' un metastabilās -fāzes sadalās, pārvēršoties stabilā izkliedētā -fāzē un -fāzē. Salīdzinot ar atkausēšanu, stiprība un cietība pēc novecošanas vēl vairāk uzlabojas, bet elastība nedaudz samazinās. Izmantojot visaptverošu analīzi, šķīduma novecošanas process uzlabo titāna sakausējuma visaptverošās īpašības.
Secinājums
Pētījumi par TC4 titāna sakausējuma loksnēm, izmantojot dažādus termiskās apstrādes procesus, liecina, ka:
● Atlaidināšanas apstrāde var uzlabot plastiskumu un mikrostrukturālo stabilitāti, bet samazina izturību un cietību.
● Rūdīšana ar šķīdumu ievērojami uzlabo izturību un cietību, bet ievērojami samazina elastību.
● Šķīduma novecošana zināmā mērā līdzsvaro prasības attiecībā uz izturību, cietību un elastību, ievērojami uzlabojot materiāla visaptverošās īpašības.
Saprātīgai termiskās apstrādes procesu izvēlei ir liela nozīme, lai optimizētu TC4 titāna sakausējuma mehāniskās īpašības, nodrošinot tehnisko atbalstu tā izmantošanai augstas veiktspējas jomās, piemēram, aviācijā.
