pengenalan
Aloi titanium mempunyai kelebihan ringan, kekuatan spesifik yang tinggi, rintangan haba yang baik dan rintangan kakisan yang sangat baik, dan digunakan secara meluas dalam pertahanan negara, industri ketenteraan dan ekonomi negara. Morfologi mikrostruktur adalah faktor penentu yang mempengaruhi prestasi aloi titanium, yang bergantung terutamanya pada komposisi kimia, proses penempaan dan kaedah rawatan haba. Apabila komposisi kimia ditetapkan, kualiti penempaan aloi titanium terutamanya ditentukan oleh proses penempaan, iaitu, struktur mikro yang lemah yang terbentuk semasa proses penempaan sukar untuk diperbaiki oleh proses rawatan haba berikutnya. Pada masa yang sama, aloi titanium sangat sensitif terhadap parameter proses penempaan. Suhu penempaan mempengaruhi kelakuan transformasi fasa keadaan pepejal aloi titanium, dan tahap ubah bentuk dan kadar ubah bentuk juga mempengaruhi perkadaran, morfologi, saiz dan taburan fasa dan fasa.
TC4 (Ti-6Al-4V) ialah aloi titanium dua fasa martensitik equiaxed yang pertama kali dibangunkan oleh Amerika Syarikat pada tahun 1954. Ia mempunyai prestasi komprehensif dan prestasi pemprosesan yang sangat baik dan digunakan terutamanya untuk mengeluarkan komponen galas beban seperti kipas, cakera pemampat dan bilah enjin aero. Ia kini telah menjadi aloi titanium yang digunakan secara meluas di dunia. Struktur mikronya boleh dikelaskan kepada empat jenis: struktur bimodal, struktur equiaxed, struktur lamellar dan struktur bakul. Jenis struktur mikro yang berbeza sepadan dengan sifat mekanikal yang berbeza. Oleh itu, mengkaji pengaruh proses penempaan yang berbeza ke atas struktur mikro dan sifat aloi titanium TC4 mempunyai kepentingan kejuruteraan yang penting.
1. Bahan dan Kaedah Eksperimen
Suhu penempaan dan darjah ubah bentuk telah dipilih sebagai parameter pembolehubah proses penempaan. Berdasarkan suhu transformasi (+)/fasa aloi titanium TC4 (985~990 darjah), empat suhu penempaan ditentukan. Proses 1 hingga 4 ialah + penempaan, proses 5 hampir- penempaan dan proses 6 ialah penempaan. Tiga darjah ubah bentuk yang berbeza telah dipilih berdasarkan suhu penempaan 950 darjah untuk meneroka jumlah ubah bentuk yang optimum untuk penempaan konvensional +.
Saiz kosong-sekeping tunggal bar aloi titanium TC4 ialah 150mm. Selepas pemanasan, bar ditempa dan diratakan di sepanjang arah jejari. Selepas-proses rawatan haba penyepuhlindapan penempaan ialah (720±10) darjah ×1j+AC, bertujuan untuk menghapuskan tekanan dalaman, meningkatkan keplastikan dan kestabilan struktur mikro.
Struktur mikro telah diperhatikan dan dianalisis menggunakan mikroskop optik. Sampel metalografi dipotong dengan memotong wayar, dibenamkan, dikisar dan digilap untuk mendapatkan sampel. Etsa ialah larutan alkohol asid nitrik 3%. Mengikut keperluan GB/T228.1-2010 dan GB/T30758-2014, spesimen ujian telah direka bentuk dan diproses. Sifat tegangan, modulus elastik dan nisbah Poisson telah diuji menggunakan mesin ujian tegangan EBS-3000 dan penguji modulus elastik IET-01. Keputusan ujian adalah purata tiga ukuran. Morfologi patah tegangan telah diperhatikan dan dianalisis menggunakan mikroskop elektron pengimbasan. Kekerasan Brinell telah diuji mengikut GB/T231.1-2009. Peralatan ujian ialah penguji kekerasan digital HBS-3000. Daya ujian ialah 612.5N dan masa penahanan tekanan ialah 15s. Keputusan ujian adalah purata tiga titik pengukuran pada kedudukan yang sama bagi setiap sampel.
3 Kesimpulan
Kertas kerja ini menganalisis pengaruh proses penempaan yang berbeza ke atas struktur mikro, sifat tegangan, morfologi patah tegangan dan kekerasan mikro aloi titanium TC4, dan kesimpulan berikut telah dibuat:
(1) Apabila suhu penempaan ialah 920 dan 950 darjah, empat jenis struktur equiaxed diperolehi; apabila suhu penempaan ialah 985 darjah, struktur bimodal diperolehi; apabila suhu penempaan ialah 1020 darjah, struktur lamelar diperolehi. Saiz dan pecahan isipadu butiran primer dan morfologi sekunder berubah dengan ketara dengan suhu penempaan dan darjah ubah bentuk.
(2) Struktur equiaxed mempunyai kekuatan yang lebih rendah sedikit tetapi keupayaan ubah bentuk plastik yang lebih baik; struktur lamellar mempunyai kekuatan tertinggi, tetapi disebabkan "kerapuhan", keupayaan ubah bentuk plastiknya adalah lemah; struktur bimodal mengimbangi kekuatan tinggi dan keplastikan, dan prestasi komprehensifnya adalah lebih baik daripada struktur equiaxed, menunjukkan bahawa kandungan primer equiaxed yang terlalu tinggi akan menghalang sifat mekanikal TC4.
(3) Permukaan patah tegangan enam mikrostruktur menunjukkan hampir tiada zon jejari, menunjukkan keplastikan dan keliatan yang baik, yang konsisten dengan pengurangan luas dan pemanjangan yang tinggi. Struktur equiaxed mempamerkan mekanisme patah mulur, manakala struktur bimodal dan lamellar menunjukkan mekanisme patah-kuasi.
(4) Kekerasan meningkat dengan peningkatan suhu penempaan dan darjah ubah bentuk. Di bawah tahap ubah bentuk yang sama, apabila suhu penempaan meningkat daripada 950 darjah kepada 1020 darjah, kekerasan meningkat sebanyak 8.5%; di bawah suhu penempaan yang sama, apabila tahap ubah bentuk meningkat daripada 10.7% kepada 69.6%, kekerasan meningkat sebanyak 4.8%.