Îmbunătățirea microstructurii și proprietăților aliajului de titan TC4 prin recoacere
Titanul și aliajele sale sunt utilizate pe scară largă în industria aerospațială, auto, chimică și marină datorită avantajelor lor, cum ar fi densitatea scăzută, rezistența specifică ridicată și rezistența excelentă la coroziune.TC4Aliajul de titan conține 6% din -elementul de stabilizare de fază Al și 4% din -elementul de stabilizare de fază V, aparținând aliajului de titan tipic + dublă-întărit la căldură-al sistemului Ti{{-Al{-V. Are proprietăți mecanice și procesabilitate bune și poate fi procesat în produse semi-precum bare, profile, table și elemente forjate, care sunt din ce în ce mai favorizate de oameni.
În prezent, cercetările interne se concentrează în principal pe proprietățile de temperatură înaltă-, proprietățile de fluaj și stabilitatea termică a aliajului de titan TC4, dar există încă relativ puține cercetări privind optimizarea performanței sale practice prin procese rezonabile de tratament termic. Această lucrare studiază influența proceselor de tratament termic asupra microstructurii și proprietăților mecanice ale materialului prin supunerea foilor din aliaj de titan TC4 la diferite procese de tratament termic, ceea ce are o importanță teoretică și practică importantă.
În primul rând, burete de titan, aluminiu de înaltă puritate-(99,99%) și aliaj de aluminiu-vanadiu au fost topit într-un cuptor cu arc ne-consumabil cu un creuzet de cupru răcit cu apă, sub vid, sub agitare electromagnetică și protecție cu argon. Compoziţia aliajului după topire (ca fracţie de masă, %) a fost: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, restul fiind Ti. Pentru a asigura uniformitatea compoziției chimice a probelor, barele din aliaj de titan TC4 au fost preparate prin triplă retopire și rulare în foi de titan cu o grosime de 3 mm, urmate de recoacere de detensionare la 650 de grade timp de 4 ore. Ulterior, foile recoapte au fost prelucrate în probe de observare a microstructurii și probe de testare la tracțiune și au fost supuse următoarelor trei procese diferite de tratament termic:
1. Tratament de recoacere: 790 grade × 3 ore, răcire cuptor.
2. stingerea soluției: 980 de grade × 1 oră, răcire cu apă.
3. Îmbătrânirea soluției: 980 grade × 1 oră, răcire cu apă + 580 grade × 8 ore, răcire cuptor.
Probele după tratamentul termic au fost toate supuse analizei microstructurii și testării proprietăților de tracțiune.
Influența tratamentului termic asupra microstructurii și proprietăților aliajului de titan TC4
1. Tratament de recoacere
După recoacere, recristalizarea are loc în ambele faze ale materialului. Are loc recristalizarea fazei -, cu granule poligonale mici precipitând în matricea deformată; faza -recristalizată precipită faza -secundară. Microstructura finală prezintă o fază - distribuită uniform pe matricea transformării de fază -, cu o microstructură generală uniformă. Recoacerea elimina stresul intern, imbunatateste plasticitatea si stabilitatea microstructurala, dar duce la scaderea rezistentei si duritatii.
2. stingerea soluției
După stingerea cu soluție, raportul de aspect al -lamelelor scade semnificativ, lamelele drepte -devin răsucite și interfața de -fază continuă este distrusă, formând faza lamelară sau de țesut{-coș -. Datorită răcirii rapide din regiunea cu temperatură înaltă-, faza -nu are suficient timp pentru a se transforma complet în faza -, rezultând în formarea unei -faze metastabile. La temperatura camerei, microstructura constă în principal din fază -martensitică „” și metastabilă, prezentând rezistență și duritate crescute, dar o scădere semnificativă a ductilității.
3. Îmbătrânirea soluției
După îmbătrânirea în soluție, o parte din faza -martensitică „” și metastabilă se descompun, transformându-se în fază - și -stabilă dispersată. În comparație cu recoacere, rezistența și duritatea sunt îmbunătățite în continuare după îmbătrânire, dar ductilitatea scade ușor. Prin analiza cuprinzătoare, procesul de îmbătrânire a soluției îmbunătățește proprietățile cuprinzătoare ale aliajului de titan.
Concluzie
Cercetările privind foile din aliaj de titan TC4 prin diferite procese de tratament termic arată că:
● Tratamentul de recoacere poate îmbunătăți plasticitatea și stabilitatea microstructurală, dar reduce rezistența și duritatea.
● Călirea prin soluție îmbunătățește semnificativ rezistența și duritatea, dar reduce ductilitatea considerabil.
● Îmbătrânirea soluției, într-o oarecare măsură, echilibrează cerințele de rezistență, duritate și ductilitate, îmbunătățind semnificativ proprietățile cuprinzătoare ale materialului.
Selecția rezonabilă a proceselor de tratament termic este de mare importanță pentru optimizarea proprietăților mecanice ale aliajului de titan TC4, oferind suport tehnic pentru aplicarea acestuia în domenii de-performanță înaltă, cum ar fi aerospațial.
