Teknologi Pemprosesan Termomekanikal Untuk -Ali Titanium

-aloi titanium telah menjadi salah satu titik liputan penyelidikan dalam bahan aloi titanium kerana kebolehkerjaan panas dan sejuk yang sangat baik, sifat mekanikal boleh laras dan kestabilan dalam julat suhu yang luas. Gabungan ubah bentuk plastik dengan rawatan haba, pemprosesan termomekanikal (TMP) boleh mengoptimumkan struktur mikro -aloi titanium dengan berkesan dan dapat memberikan sokongan sifat teknikal bagi ciri teknikal yang tepat. aplikasi berprestasi tinggi -aloi titanium.

 

 

Analisis Sifat Aloi Titanium Beta

 

 

Terasnya terletak pada kesan sinergistik "ubah bentuk-evolusi mikrostruktur" dan "rawatan haba-fasa pemendakan terkawal", yang mengawal selia dengan tepat kelakuan kecacatan kristal semasa ubah bentuk dan proses transformasi/kerpasan fasa semasa rawatan haba untuk mengoptimumkan struktur mikro dan sifat bahan.

 

1.1Ubah bentuk-Pengayaan Teraruh Kecacatan Kristal dan Penapisan Bijian

Ubah bentuk plastik menghasilkan sejumlah besar kehelan dalam -aloi titanium. Dengan pertambahan jumlah ubah bentuk, gelinciran terkehel dan terbelit membentuk substruktur, yang diperhalusi lagi menjadi subgrain sama atau butiran terhablur semula melalui pemulihan/penghabluran semula dinamik. Bijirin halus boleh meningkatkan kekuatan melalui pengukuhan sempadan bijian dan mengurangkan kepekatan tegasan untuk meningkatkan keliatan ({3}}kesan pengukuhan bijirin halus). Suhu ubah bentuk menentukan morfologi mikrostruktur: ubah bentuk dalam -rantau fasa cenderung untuk mendapatkan butiran seragam dan halus, manakala ubah bentuk dalam + dwi-rantau fasa membentuk struktur dwi-yang kompleks.

 

1.2Peraturan Sinergis bagi Fasa Transformasi dan Kerpasan

Dengan mengawal kadar penyejukan dan proses penuaan, transformasi -fasa kepada -fasa dan ω-fasa dikawal:

Fasa -adalah fasa pengukuhan utama. Kecacatan kristal yang diperkenalkan oleh ubah bentuk menyediakan tapak nukleasi, membolehkan ia mendakan dalam bentuk yang tersebar dan halus, yang menghalang pergerakan kehelan untuk mencapai pengukuhan kerpasan. Penuaan suhu-rendah membentuk fasa acicular/lamellar -manakala -suhu tinggi penuaan membentuk fasa sfera -(mengimbangi kekuatan dan keliatan).

Walaupun fasa ω-meningkatkan kekuatan dengan ketara, ia mengurangkan keliatan secara mendadak, jadi adalah perlu untuk mengelakkan atau menghalangnya dengan mengawal kadar penyejukan dan komposisi aloi.

 

1.3Relaksasi Tekanan dan Pengoptimuman Kestabilan Mikrostruktur

Proses pemanasan rawatan haba menggalakkan penyebaran atom, merealisasikan penghapusan terkehel dan penghapusan tegasan baki, yang mengelakkan ubah bentuk dan retak semasa pemprosesan/perkhidmatan berikutnya. Ia menstabilkan ubah bentuk-struktur butiran halus-yang ubah bentuk, meningkatkan kestabilan termanya dan menghalang pertumbuhan bijirin dalam perkhidmatan-suhu tinggi. Kesan ini membenarkan prestasi pemprosesan bahan, kestabilan dimensi dan hayat perkhidmatan, menjadikannya sesuai untuk-suhu tinggi dan-keadaan kerja tekanan tinggi seperti aeroangkasa.

 

 

2.1 Laluan Proses Teras

Ubah bentuk dalam -rantau fasa + Penuaan: Panaskan ke -rantau fasa (50-150 darjah di atas -suhu transus), ubah bentuk, kemudian sejuk dengan cepat ke suhu bilik dan lakukan rawatan penuaan. Proses ini memperoleh butiran ditapis seragam dan fasa -terserak, dan sesuai untuk komponen struktur kekuatan tinggi-dan keliatan tinggi.

Ubah bentuk dalam + dwi-rantau fasa + Penuaan: Haba ke + dwi-rantau fasa (antara -suhu transus dan suhu bilik), ubah bentuk untuk menapis struktur melalui antara muka dwi-dan umur selepas penyejukan. Ia mempunyai kedua-dua kekuatan tinggi dan prestasi keletihan yang sangat baik, dan sesuai untuk komponen-keletihan seperti bilah aeroenjin.

Untuk aloi dengan keperluan khas, proses komposit seperti ubah bentuk-penuaan berperingkat dan pemprosesan termomekanikal isoterma boleh diguna pakai untuk mengoptimumkan prestasi.

 

2.2 Kawalan Parameter Proses Utama

1. Suhu Ubah Bentuk (UtamaParameter)

-rantau fasa: Dikawal pada -transus +50 darjah ~ -transus +100 darjah untuk memastikan penghabluran semula dinamik dan penghalusan bijian;

+ dwi-rantau fasa: -transus -50 darjah ~ -transus -100 darjah , mengekalkan 10%-30% -fasa untuk menapis struktur melalui sinergi dwi fasa;

Perkara utama: Suhu yang terlalu tinggi membawa kepada kekasaran butiran, manakala suhu yang terlalu rendah meningkatkan rintangan ubah bentuk dan cenderung menyebabkan keretakan.

 

2. Jumlah dan Kadar Ubah Bentuk

Jumlah ubah bentuk: 30%-70%. Ubah bentuk yang terlalu besar terdedah kepada keretakan, manakala ubah bentuk yang terlalu kecil sukar untuk memperbaiki struktur;

Kadar ubah bentuk: Sederhana-kelajuan rendah (0.1-10 s⁻¹) untuk mengelakkan pertumbuhan bijirin yang disebabkan oleh pemanasan adiabatik; untuk aloi-yang sukar diubah bentuk, kadarnya boleh dikurangkan atau ubah bentuk berperingkat boleh diguna pakai.

3. Kadar Penyejukan dan Parameter Penuaan

 

Penyejukan: Penyejukan pantas (penyejukan air/penyejukan minyak) untuk mendapatkan larutan pepejal supertepu, meletakkan asas untuk pengukuhan penuaan; penyejukan yang terlalu perlahan akan mengurangkan kekuatan;

Penuaan: Suhu rendah (350-450 darjah , 1-4j) membentuk fasa -acicular halus dengan kesan pengukuhan yang ketara; suhu sederhana-tinggi (450-600 darjah , 4-8j) memperoleh fasa seperti batang sfera/pendek, kekuatan dan keliatan pengimbangan; penyejukan udara selepas penuaan adalah mencukupi untuk mengelakkan tekanan sisa.

 

 

 

Gambarajah Fasa Terperinci Komposisi Fasa Aloi Titanium lwn. Kepekatan -Elemen dan Suhu Penstabilan

 

 

Dimensi Perbandingan	Tinggi-Kestabilan -Ali Titanium	Sederhana-Kestabilan -Aloi Titanium	Rendah-Kestabilan -Aloi Titanium
Aloi Perwakilan	Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, Ti-10V-2Fe-3Al	Ti-6Al-4V ELI, Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr	Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr, Ti-2Al-1.5Mn
Ciri-ciri Teras	Kandungan tinggi -elemen penstabil, mengekalkan fasa -stabil pada suhu bilik dan -fasa sukar dimendakan	Kandungan sederhana -elemen penstabil, mempunyai kedua-dua kebolehubah bentuk yang baik dan aktiviti transformasi fasa, paling banyak digunakan	Kandungan rendah -elemen penstabil, -kestabilan fasa yang lemah dan terdedah kepada → perubahan fasa pada suhu bilik
Mekanisme Respons kepada TMP	Ubah bentuk dalam -rantau fasa mencapai penghabluran semula dinamik (butiran halus), dan penuaan pada 500-650 darjah memendakan sejumlah kecil fasa terserak dan sebatian TiAl, dengan pengukuhan sinergistik "ubah bentuk + penuaan"	Ubah bentuk dalam + dwi-rantau fasa menghancurkan -fasa dan memperkaya -kehelan fasa; selepas penyejukan pantas + penuaan, sebilangan besar fasa acicular/lamellar -mendakan yang tersebar, dengan pengukuhan bijirin halus-sinergis dan pengukuhan kerpasan	Kecacatan kristal yang diperkenalkan oleh ubah bentuk mempercepatkan perubahan fasa, dan sejumlah besar -fasa boleh mendakan melalui penyejukan udara tanpa rawatan penuaan tambahan