Подобряване на микроструктурата и свойствата на титанова сплав TC4 чрез отгряване
Титанът и неговите сплави се използват широко в космическата, автомобилната, химическата и морската промишленост поради техните предимства като ниска плътност, висока специфична якост и отлична устойчивост на корозия.TC4титановата сплав съдържа 6% от -стабилизиращия фазата елемент Al и 4% от -стабилизиращия фазата елемент V, принадлежащ към типичната + двуфазова-фазова топлинно-укрепена титанова сплав от системата Ti-Al{-V. Има добри механични свойства и възможност за обработка и може да се преработва в полу{10}}завършени продукти като пръти, профили, листове и изковки, които са все по-предпочитани от хората.
Понастоящем вътрешните изследвания се фокусират основно върху свойствата при високи-температури, свойствата на пълзене и термичната стабилност на титановата сплав TC4, но все още има относително малко изследвания за оптимизиране на практическото й представяне чрез разумни процеси на термична обработка. Тази статия изследва влиянието на процесите на топлинна обработка върху микроструктурата и механичните свойства на материала чрез подлагане на листове от титанова сплав TC4 на различни процеси на топлинна обработка, което има важно теоретично и практическо значение.
Първо, титаниева гъба, алуминий с висока -чистота (99,99%) и алуминиева-ванадиева сплав бяха разтопени във вакуумно водно{3}}охлаждаща се дъгова пещ с меден тигел без{4}}консумативи при електромагнитно разбъркване и аргонова защита. Съставът на сплавта след топене (масова част, %) е: 6.29Al, 4.14V, 0.029Fe, 0.023C, 0.19O, като останалата част е Ti. За да се гарантира еднаквостта на химичния състав на пробите, прътите от титаниева сплав TC4 бяха приготвени чрез трикратно претопяване и валцуване в титанови листове с дебелина 3 mm, последвано от -отгряване за освобождаване на напрежението при 650 градуса за 4 часа. Впоследствие закалените листове бяха обработени в проби за наблюдение на микроструктурата и проби за изпитване на опън и бяха подложени на следните три различни процеса на термична обработка:
1. Обработка на отгряване: 790 градуса × 3 часа, охлаждане в пещта.
2. Охлаждане на разтвора: 980 градуса × 1 час, водно охлаждане.
3. Стареене на разтвора: 980 градуса ×1 час, водно охлаждане + 580 градуса ×8 часа, охлаждане в пещта.
Всички проби след топлинна обработка бяха подложени на анализ на микроструктурата и тестване на свойствата на опън.
Влияние на термичната обработка върху микроструктурата и свойствата на титанова сплав TC4
1. Обработка чрез отгряване
След отгряване настъпва рекристализация и в двете фази на материала. Възниква рекристализация на -фазата с многоъгълни малки зърна, утаени в деформираната матрица; прекристализирана -фаза утаява вторична -фаза. Крайната микроструктура представлява -фаза, равномерно разпределена върху матрицата на -фазовата трансформация, с цялостна еднаква микроструктура. Отгряването елиминира вътрешното напрежение, подобрява пластичността и микроструктурната стабилност, но води до намаляване на якостта и твърдостта.
2. Охлаждане на разтвора
След закаляване на разтвора аспектното съотношение на -ламелите значително намалява, правите -ламели се усукват и границата на непрекъснатата -фаза се разрушава, образувайки ламеларна или кошничка-плетена -фаза. Поради бързото охлаждане от областта на висока-температура -фазата няма достатъчно време да се трансформира напълно във -фазата, което води до образуването на метастабилна -фаза. При стайна температура микроструктурата се състои главно от мартензитна '' и метастабилна -фаза, показваща повишена якост и твърдост, но значително намаление на пластичността.
3. Стареене на разтвора
След стареене на разтвора част от мартензитната '' и метастабилната -фаза се разлагат, превръщайки се в стабилна диспергирана -фаза и -фаза. В сравнение с отгряването, здравината и твърдостта се подобряват допълнително след стареене, но пластичността леко намалява. Чрез цялостен анализ процесът на стареене на разтвора подобрява цялостните свойства на титановата сплав.
Заключение
Изследванията на листове от титанова сплав TC4 чрез различни процеси на термична обработка показват, че:
● Отгряването може да подобри пластичността и микроструктурната стабилност, но намалява здравината и твърдостта.
● Закаляването с разтвор значително подобрява здравината и твърдостта, но намалява значително пластичността.
● Стареенето на разтвора до известна степен балансира изискванията за якост, твърдост и пластичност, като значително подобрява цялостните свойства на материала.
Разумният избор на процеси на термична обработка е от голямо значение за оптимизиране на механичните свойства на титановата сплав TC4, осигурявайки техническа поддръжка за нейното приложение в полета с висока-производителност като космическото пространство.
