Poboljšanje mikrostrukture i svojstava legure titanijuma TC4 žarenjem
Titan i njegove legure imaju široku primjenu u zrakoplovnoj, automobilskoj, kemijskoj i pomorskoj industriji zbog svojih prednosti kao što su niska gustoća, visoka specifična čvrstoća i odlična otpornost na koroziju.TC4legura titanijuma sadrži 6% -elementa za stabilizaciju faze Al i 4% -elementa za stabilizaciju faze V, koji pripada tipičnoj + dvofazno{5}}toplinski-ojačanoj leguri titana Ti-Al-V sistema. Ima dobra mehanička svojstva i obradivost, te se može prerađivati u-poluproizvode kao što su šipke, profili, limovi i otkovci, koje ljudi sve više vole.
Trenutno se domaća istraživanja uglavnom fokusiraju na svojstva visoke-temperature, svojstva puzanja i termičku stabilnost legure titanijuma TC4, ali još uvijek postoji relativno malo istraživanja o optimizaciji njenih praktičnih performansi kroz razumne procese toplinske obrade. U ovom radu se proučava utjecaj procesa toplinske obrade na mikrostrukturu i mehanička svojstva materijala podvrgavanjem limova od legure titana TC4 različitim procesima toplinske obrade, što ima važan teorijski i praktični značaj.
Prvo, titanijumski sunđer,-aluminijum visoke čistoće (99,99%) i legura aluminijuma{2}}vanadijuma su otopljeni u vakuumskoj vodi-hlađenoj bakarnoj peći sa loncem bez-potrošne lučne peći pod elektromagnetnim miješanjem i zaštitom od argona. Sastav legure nakon topljenja (po masenom udjelu, %) je bio: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, a ostatak je Ti. Da bi se osigurala ujednačenost hemijskog sastava uzoraka, šipke od legure titanijuma TC4 su pripremljene trostrukim pretapanjem i valjanjem u titanijumske limove debljine 3mm, nakon čega je usledilo -žarenje za ublažavanje napona na 650 stepeni tokom 4 sata. Nakon toga, žareni limovi su obrađeni u uzorke za posmatranje mikrostrukture i uzorke za ispitivanje zatezanja, te podvrgnuti sljedeća tri različita procesa toplinske obrade:
1. Tretman žarenjem: 790 stupnjeva × 3 sata, hlađenje peći.
2. Gašenje rastvorom: 980 stepeni ×1 sat, vodeno hlađenje.
3. Starenje rastvora: 980 stepeni ×1 sat, vodeno hlađenje + 580 stepen ×8 sati, hlađenje peći.
Svi uzorci nakon toplinske obrade podvrgnuti su mikrostrukturnoj analizi i ispitivanju vlačnih svojstava.
Utjecaj toplinske obrade na mikrostrukturu i svojstva legure titana TC4
1. Tretman žarenjem
Nakon žarenja dolazi do rekristalizacije u obje faze materijala. Dolazi do rekristalizacije -faze, sa poligonalnim malim zrncima koja se talože u deformiranoj matrici; rekristalizovana -faza precipitira sekundarnu -fazu. Konačna mikrostruktura predstavlja -fazu ravnomjerno raspoređenu na matrici -fazne transformacije, sa ukupnom uniformnom mikrostrukturom. Žarenje eliminira unutrašnje naprezanje, poboljšava plastičnost i mikrostrukturnu stabilnost, ali dovodi do smanjenja čvrstoće i tvrdoće.
2. Gašenje rastvorom
Nakon gašenja otopinom, omjer stranica -lamela značajno se smanjuje, ravne -lamele postaju uvrnute, a kontinuirano -fazno sučelje se uništava, formirajući lamelarnu ili košastu{3}}fazu -tkanja. Zbog brzog hlađenja iz područja visokih-temperatura, -faza nema dovoljno vremena da se potpuno transformiše u -fazu, što rezultira formiranjem metastabilne -faze. Na sobnoj temperaturi, mikrostruktura se uglavnom sastoji od martenzitne '' i metastabilne -faze, koja pokazuje povećanu čvrstoću i tvrdoću, ali značajno smanjenje duktilnosti.
3. Starenje rastvora
Nakon starenja otopine, dio martenzitne '' i metastabilne -faze se raspada, pretvarajući se u stabilnu dispergiranu -fazu i -fazu. U poređenju sa žarenjem, čvrstoća i tvrdoća se dodatno poboljšavaju nakon starenja, ali se duktilnost blago smanjuje. Kroz sveobuhvatnu analizu, proces starenja rastvora poboljšava sveobuhvatna svojstva legure titana.
Zaključak
Istraživanje TC4 limova od legure titana kroz različite procese termičke obrade pokazuje da:
● Tretman žarenjem može poboljšati plastičnost i mikrostrukturnu stabilnost, ali smanjuje snagu i tvrdoću.
● Kaljenje rastvorom značajno poboljšava čvrstoću i tvrdoću, ali značajno smanjuje duktilnost.
● Starenje rastvora, u određenoj meri, balansira zahteve za čvrstoćom, tvrdoćom i duktilnošću, značajno poboljšavajući sveobuhvatna svojstva materijala.
Razuman izbor procesa termičke obrade je od velikog značaja za optimizaciju mehaničkih svojstava legure titanijuma TC4, pružajući tehničku podršku za njenu primenu u oblastima visokih{1}}učinaka kao što je vazduhoplovstvo.
