TC4 titano lydinio mikrostruktūros ir savybių gerinimas atkaitinimo būdu
Titanas ir jo lydiniai yra plačiai naudojami kosmoso, automobilių, chemijos ir jūrų pramonėje dėl savo pranašumų, tokių kaip mažas tankis, didelis specifinis stiprumas ir puikus atsparumas korozijai.TC4titano lydinyje yra 6 % -fazės stabilizuojančio elemento Al ir 4 % -fazinio stabilizavimo elemento V, priklausančio tipiškam + dvigubos -fazės karščiu- sustiprintam Ti-Al-V sistemos titano lydiniui. Jis pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis ir apdirbamumu, todėl gali būti perdirbamas į pusgaminius, pvz., strypus, profilius, lakštus ir kaltinius, kuriuos vis labiau mėgsta žmonės.
Šiuo metu vietiniuose tyrimuose daugiausia dėmesio skiriama TC4 titano lydinio savybėms aukštoje -temperatūroje, valkšnumo savybėms ir terminiam stabilumui, tačiau vis dar yra palyginti mažai tyrimų, kaip optimizuoti jo praktinį veikimą taikant pagrįstus terminio apdorojimo procesus. Šiame darbe nagrinėjama terminio apdorojimo procesų įtaka medžiagos mikrostruktūrai ir mechaninėms savybėms, TC4 titano lydinio lakštus veikiant skirtingais terminio apdorojimo procesais, o tai turi svarbią teorinę ir praktinę reikšmę.
Pirma, titano kempinė, didelio -grynumo aliuminis (99,99 %) ir aliuminio -vanadžio lydinys buvo išlydyti vakuuminėje vandens-aušinamoje vario tiglio nenaudojamoje lankinėje krosnyje, naudojant elektromagnetinį maišymą ir apsaugą nuo argono. Lydinio sudėtis po lydymosi (pagal masės dalį, %) buvo: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, o likusi dalis buvo Ti. Siekiant užtikrinti mėginių cheminės sudėties vienodumą, TC4 titano lydinio strypai buvo paruošti trigubai perlydant ir susukant į 3 mm storio titano lakštus, o po to 4 valandas atkaitinant įtempius{14}}650 laipsnių kampu. Vėliau atkaitinti lakštai buvo perdirbti į mikrostruktūros stebėjimo pavyzdžius ir tempimo bandymo pavyzdžius, ir jiems buvo atlikti šie trys skirtingi terminio apdorojimo procesai:
1. Atkaitinimo apdorojimas: 790 laipsnių × 3 valandos, krosnies aušinimas.
2. Gesinimas tirpalu: 980 laipsnių × 1 val., aušinimas vandeniu.
3. Sendinimas tirpalu: 980 laipsnių × 1 valanda, aušinimas vandeniu + 580 laipsnis × 8 valandos, aušinimas krosnyje.
Visiems po terminio apdorojimo mėginiams buvo atlikta mikrostruktūros analizė ir tempimo savybių bandymai.
Terminio apdorojimo įtaka TC4 titano lydinio mikrostruktūrai ir savybėms
1. Atkaitinimo apdorojimas
Po atkaitinimo abiejose medžiagos fazėse vyksta rekristalizacija. Vyksta -fazės perkristalizacija, kai deformuotoje matricoje nusėda daugiakampiai maži grūdeliai; perkristalizuota -fazė nusodina antrinę -fazę. Galutinėje mikrostruktūroje yra -fazė, tolygiai paskirstyta -fazės transformacijos matricoje, o bendra mikrostruktūra yra vienoda. Atkaitinimas pašalina vidinę įtampą, pagerina plastiškumą ir mikrostruktūros stabilumą, tačiau sumažina stiprumą ir kietumą.
2. Gesinimas tirpalu
Po tirpalo gesinimo -lamelių kraštinių santykis žymiai sumažėja, tiesios -lamelės susisuka, o ištisinė -fazės sąsaja suardoma, susidaro sluoksninė arba krepšelio{3}}pynimo -fazė. Dėl greito aušinimo iš aukštos-temperatūros regiono -fazė neturi pakankamai laiko visiškai transformuotis į -fazę, todėl susidaro metastabili -fazė. Kambario temperatūroje mikrostruktūrą daugiausia sudaro martensitinė '' ir metastabili -fazė, kuri rodo didesnį stiprumą ir kietumą, tačiau žymiai sumažėjusį elastingumą.
3. Tirpalo senėjimas
Po tirpalo senėjimo dalis martensitinės '' ir metastabiliosios -fazės suyra ir virsta stabilia dispersine -faze ir -faze. Palyginti su atkaitinimu, stiprumas ir kietumas po senėjimo dar labiau pagerėja, tačiau plastiškumas šiek tiek sumažėja. Atlikus išsamią analizę, tirpalo senėjimo procesas pagerina visapusiškas titano lydinio savybes.
Išvada
TC4 titano lydinio lakštų tyrimai naudojant skirtingus terminio apdorojimo procesus rodo, kad:
● Atkaitinimas gali pagerinti plastiškumą ir mikrostruktūros stabilumą, tačiau sumažina stiprumą ir kietumą.
● Gesinimas tirpalu žymiai pagerina stiprumą ir kietumą, tačiau žymiai sumažina plastiškumą.
● Tirpalo senėjimas tam tikru mastu subalansuoja stiprumo, kietumo ir lankstumo reikalavimus, žymiai pagerindamas visapuses medžiagos savybes.
Racionalus terminio apdorojimo procesų pasirinkimas yra labai svarbus siekiant optimizuoti TC4 titano lydinio mechanines savybes, teikiant techninę pagalbą taikant jį didelio našumo{1}}srityse, pvz., aviacijos pramonėje.
