A TC4 titánötvözet mikroszerkezetének és tulajdonságainak javítása izzítással
A titánt és ötvözeteit széles körben használják a repülőgépiparban, az autóiparban, a vegyiparban és a tengeri iparban, olyan előnyeik miatt, mint az alacsony sűrűség, a nagy fajlagos szilárdság és a kiváló korrózióállóság.TC4a titánötvözet 6% -fázisstabilizáló Al elemet és 4% -fázisstabilizáló V elemet tartalmaz, amely a Ti-Al-V rendszer tipikus + kettős-fázisú hővel-erősített titánötvözetéhez tartozik. Jó mechanikai tulajdonságokkal és feldolgozhatósággal rendelkezik, és félkész termékekké, például rudakká, profilokká, lemezekké és kovácsolt termékekké dolgozható fel, amelyeket az emberek egyre jobban kedvelnek.
Jelenleg a hazai kutatások főként a TC4 titánötvözet magas-hőmérsékletű tulajdonságaira, kúszási tulajdonságaira és hőstabilitására összpontosítanak, de még mindig viszonylag kevés kutatás foglalkozik gyakorlati teljesítményének ésszerű hőkezelési eljárásokkal történő optimalizálásával kapcsolatban. Jelen cikk a hőkezelési eljárásoknak az anyag mikroszerkezetére és mechanikai tulajdonságaira gyakorolt hatását vizsgálja úgy, hogy a TC4 titánötvözet lemezeket különböző hőkezelési eljárásoknak vetik alá, aminek fontos elméleti és gyakorlati jelentősége van.
Először a titánszivacsot, a nagy-tisztaságú alumíniumot (99,99%) és az alumínium-vanádiumötvözetet vákuumvíz-hűtéses, réztégelyes, nem-fogyó ívkemencében olvasztották meg elektromágneses keverés és argonvédelem mellett. Az ötvözet összetétele megolvadás után (tömeghányad, %): 6,29 Al, 4,14 V, 0,029 Fe, 0,023 C, 0,19 O, a maradék Ti. A minták kémiai összetételének egységessége érdekében a TC4 titánötvözet rudakat háromszoros újraolvasztással és 3 mm vastagságú titánlapokká hengereléssel, majd 650 fokos feszültségmentesítéssel 4 órán keresztül állítottuk elő. Ezt követően a lágyított lemezeket mikroszerkezet-megfigyelő mintákká és szakítóvizsgálati mintákká dolgozták fel, és a következő három különböző hőkezelési eljárásnak vetették alá:
1. Lágyító kezelés: 790 fok × 3 óra, kemencehűtés.
2. Oldatos kioltás: 980 fok × 1 óra, vízhűtés.
3. Oldatos öregítés: 980 fok × 1 óra, vízhűtés + 580 fok × 8 óra, kemencehűtés.
A hőkezelést követően a mintákat mikroszerkezeti elemzésnek és szakítószilárdsági vizsgálatnak vetettük alá.
A hőkezelés hatása a TC4 titánötvözet mikroszerkezetére és tulajdonságaira
1. Lágyító kezelés
Az izzítás után az anyag mindkét fázisában átkristályosodik. A -fázis átkristályosodik, sokszögű kis szemcsék válnak ki a deformált mátrixban; átkristályosodott -fázis kicsapja a másodlagos -fázist. A végső mikrostruktúra egy -fázis egyenletesen oszlik el a -fázistranszformáció mátrixán, általánosan egységes mikrostruktúrával. Az izzítás megszünteti a belső feszültséget, javítja a plaszticitást és a mikroszerkezeti stabilitást, de a szilárdság és a keménység csökkenéséhez vezet.
2. Oldatos kioltás
Az oldatos kioltás után a -lamellák méretaránya jelentősen lecsökken, az egyenes -lamellák megcsavarodnak, és a folyamatos -fázis határfelület megsemmisül, lamelláris vagy kosár{3}}szövésű -fázis jön létre. A magas-hőmérsékletű régióból érkező gyors lehűlés miatt a -fázisnak nincs elég ideje, hogy teljesen átalakuljon -fázissá, ami egy metastabil -fázis kialakulását eredményezi. Szobahőmérsékleten a mikrostruktúra főként martenzites '' és metastabil -fázisból áll, amely megnövekedett szilárdságot és keménységet mutat, de a duktilitás jelentősen csökken.
3. Oldatöregedés
Az oldat öregítése után a martenzites '' és metastabil -fázis egy része lebomlik, stabil diszpergált -fázissá és -fázissá alakul át. Az izzításhoz képest a szilárdság és a keménység tovább javul az öregedés után, de a hajlékonyság kissé csökken. Az átfogó elemzés révén az oldat öregedési folyamata javítja a titánötvözet átfogó tulajdonságait.
Következtetés
A TC4 titánötvözet lemezeken végzett kutatások különböző hőkezelési eljárásokkal azt mutatják, hogy:
● A lágyító kezelés javíthatja a plaszticitást és a mikroszerkezeti stabilitást, de csökkenti a szilárdságot és a keménységet.
● Az oldatos kioltás jelentősen javítja a szilárdságot és a keménységet, de jelentősen csökkenti a hajlékonyságot.
● Az oldatöregedés bizonyos mértékig egyensúlyba hozza a szilárdságra, keménységre és hajlékonyságra vonatkozó követelményeket, jelentősen javítva az anyag átfogó tulajdonságait.
A hőkezelési eljárások ésszerű megválasztása nagy jelentőséggel bír a TC4 titánötvözet mechanikai tulajdonságainak optimalizálása szempontjából, technikai támogatást nyújtva a nagy teljesítményű területeken, például az űrhajózásban való alkalmazáshoz.
