Zlepšenie mikroštruktúry a vlastností titánovej zliatiny TC4 prostredníctvom žíhania
Titán a jeho zliatiny sú široko používané v leteckom, automobilovom, chemickom a námornom priemysle kvôli ich výhodám, ako je nízka hustota, vysoká špecifická pevnosť a vynikajúca odolnosť proti korózii.TC4titánová zliatina obsahuje 6 % -fázového stabilizačného prvku Al a 4 % -fázového stabilizačného prvku V, ktoré patria k typickej + dvojfázovej -tepelne-zliatine titánu spevnenej systémom Ti-Al-V. Má dobré mechanické vlastnosti a spracovateľnosť a dá sa spracovať na polotovary,{10}}ako sú tyče, profily, plechy a výkovky, ktoré ľudia čoraz viac obľubujú.
V súčasnosti sa domáci výskum zameriava najmä na vlastnosti titánovej zliatiny TC4 pri vysokých{0}}teplotách, tečení a tepelnej stabilite, no stále existuje pomerne málo výskumov na optimalizáciu jej praktického výkonu prostredníctvom primeraných procesov tepelného spracovania. Tento článok študuje vplyv procesov tepelného spracovania na mikroštruktúru a mechanické vlastnosti materiálu vystavením plechov z titánovej zliatiny TC4 rôznym procesom tepelného spracovania, čo má dôležitý teoretický a praktický význam.
Najprv sa titánová špongia, -hliník s vysokou čistotou (99,99 %) a hliníková-zliatina vanádu roztavili vo vákuovej vodou{3}}chladenej medenej téglikovej-netaviteľnej oblúkovej peci za elektromagnetického miešania a ochrany argónom. Zloženie zliatiny po roztavení (hmotnostný zlomok, %) bolo: 6,29 Al, 4,14 V, 0,029 Fe, 0,023 C, 0,19 O, pričom zvyšok bol Ti. Aby sa zabezpečila jednotnosť chemického zloženia vzoriek, tyčinky z titánovej zliatiny TC4 boli pripravené trojitým pretavením a valcovaním do titánových plechov s hrúbkou 3 mm, po čom nasledovalo žíhanie na uvoľnenie pnutia pri 650 stupňoch počas 4 hodín. Následne boli žíhané plechy spracované na vzorky na pozorovanie mikroštruktúry a vzorky na skúšku ťahom a podrobené nasledujúcim trom rôznym procesom tepelného spracovania:
1. Spracovanie žíhaním: 790 stupňov × 3 hodiny, chladenie pece.
2. Ochladenie roztoku: 980 stupňov × 1 hodina, chladenie vodou.
3. Starnutie v roztoku: 980 stupňov × 1 hodina, vodné chladenie + 580 stupňov × 8 hodín, chladenie pece.
Vzorky po tepelnom spracovaní boli všetky podrobené mikroštruktúrnej analýze a testovaniu ťahových vlastností.
Vplyv tepelného spracovania na mikroštruktúru a vlastnosti titánovej zliatiny TC4
1. Ošetrenie žíhaním
Po žíhaní dochádza k rekryštalizácii v oboch fázach materiálu. Dochádza k rekryštalizácii - fázy, pričom v deformovanej matrici sa vyzrážajú polygonálne malé zrná; rekryštalizovaná -fáza precipituje sekundárnu -fázu. Konečná mikroštruktúra predstavuje -fázu rovnomerne rozloženú na matrici -fázovej transformácie s celkovo jednotnou mikroštruktúrou. Žíhaním sa eliminuje vnútorné pnutie, zlepšuje sa plasticita a mikroštrukturálna stabilita, ale vedie k zníženiu pevnosti a tvrdosti.
2. Uhasenie roztoku
Po uhasení roztoku sa pomer strán -lamiel výrazne zníži, rovné -lamely sa skrútia a súvislé -fázové rozhranie sa zničí, čím sa vytvorí lamelárna alebo košíčková-fáza -. V dôsledku rýchleho ochladzovania z oblasti vysokej-teploty -fáza nemá dostatok času na úplnú transformáciu do -fázy, čo vedie k vytvoreniu metastabilnej -fázy. Pri izbovej teplote sa mikroštruktúra skladá hlavne z martenzitickej a metastabilnej - fázy, ktorá vykazuje zvýšenú pevnosť a tvrdosť, ale výrazný pokles ťažnosti.
3. Starnutie v roztoku
Po starnutí v roztoku sa časť martenzitickej a metastabilnej -fázy rozloží a premení sa na stabilnú rozptýlenú -fázu a -fázu. V porovnaní s žíhaním sa pevnosť a tvrdosť po starnutí ďalej zlepšujú, ale ťažnosť mierne klesá. Prostredníctvom komplexnej analýzy proces starnutia roztoku zlepšuje komplexné vlastnosti titánovej zliatiny.
Záver
Výskum plechov z titánovej zliatiny TC4 prostredníctvom rôznych procesov tepelného spracovania ukazuje, že:
● Spracovanie žíhaním môže zlepšiť plasticitu a mikroštrukturálnu stabilitu, ale znižuje pevnosť a tvrdosť.
● Roztokové kalenie výrazne zlepšuje pevnosť a tvrdosť, ale výrazne znižuje ťažnosť.
● Starnutie v roztoku do určitej miery vyrovnáva požiadavky na pevnosť, tvrdosť a ťažnosť a výrazne zlepšuje komplexné vlastnosti materiálu.
Rozumný výber procesov tepelného spracovania má veľký význam pre optimalizáciu mechanických vlastností titánovej zliatiny TC4 a poskytuje technickú podporu pre jej aplikáciu vo vysoko{1}}výkonných oblastiach, ako je letecký priemysel.
