Verbetering van de microstructuur en eigenschappen van TC4 titaniumlegering door gloeien
Titanium en zijn legeringen worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel-, chemische en maritieme industrie vanwege hun voordelen zoals lage dichtheid, hoge specifieke sterkte en uitstekende corrosieweerstand.TC4De titaniumlegering bevat 6% van het -fasestabiliserende element Al en 4% van het -fasestabiliserende element V, behorend tot de typische + dual-fase warmte-versterkte titaniumlegering van het Ti-Al-V-systeem. Het heeft goede mechanische eigenschappen en verwerkbaarheid, en kan worden verwerkt tot halffabrikaten zoals staven, profielen, platen en smeedstukken, waar mensen steeds meer de voorkeur aan geven.
Op dit moment richt het binnenlandse onderzoek zich voornamelijk op de hoge- temperatuureigenschappen, kruipeigenschappen en thermische stabiliteit van de TC4-titaniumlegering, maar er is nog steeds relatief weinig onderzoek naar het optimaliseren van de praktische prestaties ervan door middel van redelijke warmtebehandelingsprocessen. Dit artikel bestudeert de invloed van warmtebehandelingsprocessen op de microstructuur en mechanische eigenschappen van het materiaal door platen van TC4-titaniumlegeringen te onderwerpen aan verschillende warmtebehandelingsprocessen, wat een belangrijke theoretische en praktische betekenis heeft.
Ten eerste werden titaniumspons, hoog{0}}zuiver aluminium (99,99%) en aluminium-vanadiumlegering gesmolten in een vacuümwater-gekoelde koperen smeltkroes, niet-verbruikbare boogoven onder elektromagnetisch roeren en argonbescherming. De legeringssamenstelling na het smelten (in massafractie, %) was: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, terwijl de rest Ti was. Om de uniformiteit van de chemische samenstelling van de monsters te garanderen, werden staven van TC4-titaniumlegering vervaardigd door driemaal opnieuw te smelten en te walsen tot titaniumplaten met een dikte van 3 mm, gevolgd door spanningsvrijgloeien bij 650 graden gedurende 4 uur. Vervolgens werden de gegloeide platen verwerkt tot microstructuurobservatiemonsters en trekproefmonsters, en onderworpen aan de volgende drie verschillende warmtebehandelingsprocessen:
1. Gloeibehandeling: 790 graden × 3 uur, ovenkoeling.
2. Oplossingsblussen: 980 graden × 1 uur, waterkoeling.
3. Veroudering van de oplossing: 980 graden × 1 uur, waterkoeling + 580 graad × 8 uur, ovenkoeling.
De monsters werden na de warmtebehandeling allemaal onderworpen aan microstructuuranalyse en treksterktetesten.
Invloed van warmtebehandeling op de microstructuur en eigenschappen van TC4 titaniumlegering
1. Gloeibehandeling
Na het gloeien vindt herkristallisatie plaats in beide fasen van het materiaal. Herkristallisatie van de -fase vindt plaats, waarbij veelhoekige kleine korrels neerslaan in de vervormde matrix; de herkristalliseerde -fase precipiteert de secundaire -fase. De uiteindelijke microstructuur presenteert een -fase die uniform is verdeeld over de matrix van de -fasetransformatie, met een algehele uniforme microstructuur. Gloeien elimineert interne spanningen, verbetert de plasticiteit en microstructurele stabiliteit, maar leidt tot een afname van sterkte en hardheid.
2. Oplossingsblussen
Na het uitdoven van de oplossing neemt de aspectverhouding van de -lamellen aanzienlijk af, rechte -lamellen raken verwrongen en het continue -fase-interface wordt vernietigd, waardoor een lamellaire of mand-geweven -fase ontstaat. Vanwege de snelle afkoeling vanuit het hoge- temperatuurgebied heeft de -fase niet genoeg tijd om volledig te transformeren in de -fase, wat resulteert in de vorming van een metastabiele -fase. Bij kamertemperatuur bestaat de microstructuur voornamelijk uit een martensitische '' en metastabiele -fase, die een verhoogde sterkte en hardheid vertoont, maar een significante afname van de ductiliteit.
3. Veroudering van de oplossing
Na oplossingsveroudering valt een deel van de martensitische '' en metastabiele -fase uiteen en wordt getransformeerd in een stabiele, verspreide -fase en een -fase. Vergeleken met gloeien worden de sterkte en hardheid na veroudering verder verbeterd, maar neemt de taaiheid iets af. Door uitgebreide analyse verbetert het verouderingsproces van de oplossing de uitgebreide eigenschappen van de titaniumlegering.
Conclusie
Onderzoek naar platen van TC4-titaniumlegeringen via verschillende warmtebehandelingsprocessen toont aan dat:
● Gloeibehandeling kan de plasticiteit en microstructurele stabiliteit verbeteren, maar vermindert de sterkte en hardheid.
● Oplossend afschrikken verbetert de sterkte en hardheid aanzienlijk, maar vermindert de ductiliteit aanzienlijk.
● Oplossingsveroudering brengt tot op zekere hoogte de vereisten voor sterkte, hardheid en ductiliteit in evenwicht, waardoor de uitgebreide eigenschappen van het materiaal aanzienlijk worden verbeterd.
Een redelijke selectie van warmtebehandelingsprocessen is van groot belang voor het optimaliseren van de mechanische eigenschappen van de TC4-titaniumlegering, en biedt technische ondersteuning voor de toepassing ervan in hoogwaardige- velden zoals de lucht- en ruimtevaart.
