Termomekaaninen käsittelytekniikka -titaaniseoksille

-titaaniseokset ovat nousseet yhdeksi titaaniseosmateriaalien tutkimuspisteistä niiden erinomaisen kuuma- ja kylmätyöstettävyyden, säädettävien mekaanisten ominaisuuksien ja stabiiliuden ansiosta laajalla lämpötila-alueella. Yhdistetty plastinen muodonmuutos ja lämpökäsittely, lämpömekaaninen käsittely (TMP) voivat tehokkaasti optimoida -titaanin mekaanisen rakenteen ja tukea seoksen teknisiä ominaisuuksia ja saavuttaa. -titaaniseosten tehokkaat-sovellukset.

 

 

Beta-titaaniseosten ominaisuuksien analyysi

 

 

Ydin on "muodonmuutos-indusoidun mikrorakenteen evoluution" ja "lämpökäsittelyn-hallittujen saostumisvaiheiden" synergistisessä vaikutuksessa, joka säätelee tarkasti kidevirheiden käyttäytymistä muodonmuutoksen aikana ja faasimuutos-/saostumisprosessia lämpökäsittelyn aikana materiaalin mikrorakenteen ja ominaisuuksien optimoimiseksi.

 

1.Muodonmuutos-Kidevikojen aiheuttama rikastuminen ja rakeiden hienostuminen

Plastinen muodonmuutos aiheuttaa suuren määrän sijoiltaan siirtymiä -titaaniseoksiin. Muodonmuutosmäärän kasvaessa dislokaatioliuku ja kietoutuminen muodostavat alirakenteita, jotka jalostuvat edelleen tasaakselisiksi osarakeiksi tai uudelleenkiteytetyiksi rakeiksi dynaamisen palautumisen/uudelleenkiteytymisen avulla. Hienojakoiset rakeet voivat parantaa lujuutta raerajaa vahvistamalla ja vähentää jännityskeskittymistä parantaakseen sitkeyttä (pieniä rakeita vahvistava vaikutus). Muodonmuutoslämpötila määrittää mikrorakenteen morfologian: muodonmuutoksella -faasialueella on taipumus saada tasaisia ​​ja hienojakoisia rakeita, kun taas muodonmuutos +kaksois-vaiheen alueella muodostaa monimutkaisen jalostetun kaksois-vaiherakenteen.

 

2.Vaiheenmuunnos- ja saostumisvaiheiden synergistinen säätely

Jäähdytysnopeutta ja ikääntymisprosessia ohjaamalla -vaiheen muutosta -vaiheeseen ja ω--vaiheeseen säädetään:

-Vaihe on tärkein vahvistusvaihe. Muodonmuutosten aiheuttamat kidevauriot tarjoavat ydintymiskohtia, jotka mahdollistavat sen saostumisen hajautetussa ja hienossa muodossa, mikä estää dislokaatioliikettä sateen vahvistumisen saavuttamiseksi. Matalan -lämpötilan vanheneminen muodostaa neulamaisen/lamellaarisen -vaiheen, kun taas korkeassa-lämpötilassa pallomainen -vaihe (tasapainottaa lujuutta ja sitkeyttä).

Vaikka ω--vaihe parantaa merkittävästi lujuutta, se vähentää sitkeyttä jyrkästi, joten sitä on vältettävä tai estettävä säätämällä jäähdytysnopeutta ja seoksen koostumusta.

 

3.Stressin rentoutuminen ja mikrorakenteen vakauden optimointi

Lämpökäsittelyn lämmitysprosessi edistää atomidiffuusiota, toteuttaen dislokaatioiden tuhoutumisen ja jäännösjännityksen eliminoinnin, mikä välttää muodonmuutoksia ja halkeamia myöhemmän käsittelyn/huollon aikana. Se stabiloi muodonmuutoksen-idusoimaa hieno-raerakennetta, parantaa sen lämpöstabiilisuutta ja estää raekasvua korkeassa-lämpötiloissa. Tämä vaikutus mahdollistaa materiaalin prosessointikyvyn, mittavakauden ja käyttöiän, mikä tekee siitä sopivan korkeaan-lämpötiloihin ja korkeaan-rasituskäyttöön, kuten avaruuskäyttöön.

 

 

1.Ydinprosessireitit

Muodonmuutos -vaiheen alueella + vanheneminen: Kuumenna -vaihealueelle (50-150 astetta -transus-lämpötilan yläpuolelle), muotoile, jäähdytä sitten nopeasti huoneenlämpötilaan ja suorita ikääntymiskäsittely. Tällä prosessilla saadaan tasaisesti jalostettuja rakeita ja hajaantuneita -faaseja, ja se soveltuu erittäin-lujille ja sitkeille rakenneosille.

 

Muodonmuutos + kaksois-vaihealueella + vanheneminen: Kuumenna + kaksois-vaihealueelle (-transuslämpötilan ja huoneenlämpötilan väliin), muotoile rakenteen tarkentamiseksi kaksois-vaiheen rajapinnan kautta ja vanhene jäähdytyksen jälkeen. Sillä on sekä suuri lujuus että erinomainen väsymiskyky, ja se soveltuu väsymys{8}}kuormitetuille komponenteille, kuten lentokoneen siipille.

Erikoisvaatimukset täyttäville seoksille voidaan käyttää komposiittiprosesseja, kuten muodonmuutos-vaihevanhenemista ja isotermistä termomekaanista käsittelyä suorituskyvyn optimoimiseksi.

 

2.Key Process Parameter Control

• Muodonmuutoslämpötila (MainParametri)

-vaihealue: Ohjattu -transus +50 -asteella ~ -transus +100 dynaamisen uudelleenkiteytymisen ja rakeiden hienostuneisuuden varmistamiseksi;

+ kaksois-vaihealue: -transus -50 astetta ~ -transus -100 astetta , säilyttää 10%-30% -vaiheen rakenteen tarkentamiseksi kaksivaiheisen synergian avulla;

Keskeinen kohta: Liian korkea lämpötila johtaa jyvien karkeuttamiseen, kun taas liian alhainen lämpötila lisää muodonmuutoskestävyyttä ja aiheuttaa halkeilua.

 

• Muodonmuutosten määrä ja nopeus

Muodonmuutos: 30–70 %. Liian suuri muodonmuutos on alttiina halkeilulle, kun taas liian pieni muodonmuutos on vaikea jalostaa rakennetta;

Muodonmuutosnopeus: Keski-matala nopeus (0,1-10 s⁻¹), jotta vältetään adiabaattisen kuumennuksen aiheuttama rakeiden kasvu; vaikeasti -muodostuvien metalliseosten tapauksessa nopeutta voidaan vähentää tai muodonmuutosta voidaan käyttää vaiheittain.

 

• Jäähdytysnopeus ja ikääntymisparametrit

Jäähdytys: Nopea jäähdytys (vesijäähdytys/öljyjäähdytys) ylikyllästyneen kiinteän liuoksen saamiseksi, mikä luo perustan ikääntymisen vahvistamiselle; liian hidas jäähdytys heikentää lujuutta;

Vanheneminen: Alhainen lämpötila (350-450 astetta, 1-4 h) muodostaa hienoja neulamaisia ​​-vaiheita, joilla on merkittävä vahvistava vaikutus; keski-korkeassa lämpötilassa (450-600 astetta, 4-8h) saadaan pallomaisia/lyhyitä sauvamaisia ​​vaiheita, jotka tasapainottavat lujuutta ja sitkeyttä; ilmajäähdytys vanhentamisen jälkeen riittää välttämään jäännösjännitystä.

 

 

 

Yksityiskohtainen vaihekaavio titaaniseoksen faasikoostumuksesta vs. -stabilointielementtien pitoisuus ja lämpötila

 

 

Vertailumitta	Korkean{0}}vakauden -titaaniseokset	Keskivakaisuus -Titaaniseokset	Matala-stabiilisuus -titaaniseokset
Edustavia metalliseoksia	Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, Ti-10V-2Fe-3Al	Ti-6Al-4V ELI, Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr	Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr, Ti-2Al-1,5 Mn
Ydinominaisuudet	Korkea pitoisuus -stabiloivia elementtejä, jotka ylläpitävät vakaata -faasia huoneenlämmössä ja -faasia on vaikea saostaa	Kohtalainen pitoisuus -stabiloivia elementtejä, joilla on sekä hyvä muotoutuvuus että faasimuunnosaktiivisuus, eniten käytetty	Alhainen -stabiloivien elementtien pitoisuus, huono -faasistabiilisuus ja altis → faasimuunnokselle huoneenlämpötilassa
Vastausmekanismi TMP:hen	Muodonmuutos -faasialueella saa aikaan dynaamisen uudelleenkiteytymisen (hienoja rakeita), ja vanhentaminen 500-650 asteessa saostaa pienen määrän dispergoituja -faaseja ja TiAl-yhdisteitä, jolloin synergistinen "muodonmuutos + vanheneminen" vahvistuu.	Muodonmuutos + kaksivaiheisella-vaihealueella murskaa -vaiheita ja rikastaa -vaihehäiriöitä; nopean jäähdytyksen + vanhenemisen jälkeen suuri määrä hajaantuneita neulamaisia/lamellaarisia -faaseja saostuu synergistisen hienorakeisen-vahvistuksen ja saostuman vahvistuksen kanssa	Muodonmuutosten aiheuttamat kidevirheet kiihdyttävät faasimuutosta, ja suuri määrä -faaseja voi saostua ilmajäähdytyksellä ilman lisävanhentamiskäsittelyä