Forbedring af mikrostruktur og egenskaber af TC4 titaniumlegering gennem udglødning
Titanium og dets legeringer er meget udbredt i rumfarts-, bil-, kemiske- og marineindustrien på grund af deres fordele såsom lav densitet, høj specifik styrke og fremragende korrosionsbestandighed.TC4titanlegering indeholder 6 % af det -fasestabiliserende element Al og 4 % af det -fasestabiliserende element V, der tilhører den typiske + dobbelt-fase varme-forstærkede titanlegering i Ti-Al-V-systemet. Det har gode mekaniske egenskaber og bearbejdelighed og kan forarbejdes til{10}}halvfabrikata såsom stænger, profiler, plader og smedegods, som i stigende grad foretrækkes af folk.
På nuværende tidspunkt fokuserer indenlandsk forskning hovedsageligt på TC4-titaniumlegeringens høje-temperaturegenskaber, krybeegenskaber og termiske stabilitet, men der er stadig relativt lidt forskning i at optimere dens praktiske ydeevne gennem rimelige varmebehandlingsprocesser. Dette papir studerer indflydelsen af varmebehandlingsprocesser på materialets mikrostruktur og mekaniske egenskaber ved at udsætte TC4 titanlegeringsplader for forskellige varmebehandlingsprocesser, hvilket har vigtig teoretisk og praktisk betydning.
For det første blev titansvamp, aluminium med høj-renhed (99,99%) og aluminium-vanadiumlegering smeltet i en vakuumvand-afkølet kobberdigel, ikke-forbrugelig lysbueovn under elektromagnetisk omrøring og argonbeskyttelse. Legeringssammensætningen efter smeltning (ved massefraktion, %) var: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, hvor resten var Ti. For at sikre ensartetheden af den kemiske sammensætning af prøverne blev TC4 titanlegeringsstænger fremstillet ved tredobbelt omsmeltning og valsning til titaniumplader med en tykkelse på 3 mm, efterfulgt af spændingsudglødning ved 650 grader i 4 timer. Efterfølgende blev de udglødede plader behandlet til mikrostrukturobservationsprøver og trækprøveprøver og udsat for følgende tre forskellige varmebehandlingsprocesser:
1. Udglødningsbehandling: 790 grader × 3 timer, ovnkøling.
2. Braklukning af opløsning: 980 grader × 1 time, vandkøling.
3. Opløsningsældning: 980 grader × 1 time, vandkøling + 580 grad ×8 timer, ovnkøling.
Prøverne efter varmebehandling blev alle udsat for mikrostrukturanalyse og test af trækegenskaber.
Indflydelse af varmebehandling på mikrostrukturen og egenskaberne af TC4 titaniumlegering
1. Udglødningsbehandling
Efter udglødning sker der omkrystallisation i begge faser af materialet. Omkrystallisation af -fasen forekommer, hvor polygonale små korn udfældes i den deformerede matrix; omkrystalliseret -fase udfælder sekundær -fase. Den endelige mikrostruktur præsenterer en -fase ensartet fordelt på matrixen af -fasetransformationen med en samlet ensartet mikrostruktur. Udglødning eliminerer intern stress, forbedrer plasticitet og mikrostrukturel stabilitet, men fører til et fald i styrke og hårdhed.
2. Opløsningsslukning
Efter opløsningsslukning falder størrelsesforholdet af -lamellerne betydeligt, lige -lameller bliver snoet, og den kontinuerlige -fasegrænseflade ødelægges og danner lamel- eller kurve--vævet -fase. På grund af den hurtige afkøling fra det høje-temperaturområde har -fasen ikke tid nok til at transformere sig fuldstændigt til -fasen, hvilket resulterer i dannelsen af en metastabil -fase. Ved stuetemperatur består mikrostrukturen hovedsageligt af martensitisk '' og metastabil -fase, der viser øget styrke og hårdhed, men et signifikant fald i duktilitet.
3. Løsningens aldring
Efter opløsningsældning nedbrydes noget af den martensitiske '' og metastabile -fase og omdannes til stabil spredt -fase og -fase. Sammenlignet med udglødning er styrken og hårdheden yderligere forbedret efter ældning, men duktiliteten falder lidt. Gennem omfattende analyse forbedrer opløsningens ældningsprocessen titanlegeringens omfattende egenskaber.
Konklusion
Forskning på TC4 titanlegeringsplader gennem forskellige varmebehandlingsprocesser viser, at:
● Udglødningsbehandling kan forbedre plasticitet og mikrostrukturel stabilitet, men reducerer styrke og hårdhed.
● Opløsningshærdning forbedrer styrke og hårdhed markant, men reducerer duktiliteten betydeligt.
● Løsningens aldring afbalancerer til en vis grad kravene til styrke, hårdhed og duktilitet, hvilket forbedrer materialets omfattende egenskaber væsentligt.
Rimelig udvælgelse af varmebehandlingsprocesser er af stor betydning for optimering af de mekaniske egenskaber af TC4 titanlegering, hvilket giver teknisk support til dens anvendelse i højtydende områder såsom rumfart.
