Cải thiện cấu trúc vi mô và tính chất của hợp kim titan TC4 thông qua quá trình ủ
Titan và hợp kim của nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, ô tô, hóa chất và hàng hải do những ưu điểm của chúng như mật độ thấp, cường độ riêng cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.TC4hợp kim titan chứa 6% -phần tử ổn định pha Al và 4% -phần tử ổn định pha V, thuộc hợp kim titan được tăng cường pha-pha nhiệt- điển hình của hệ thống Ti-Al-V. Nó có đặc tính cơ học và khả năng xử lý tốt, đồng thời có thể được xử lý thành các sản phẩm bán thành phẩm như thanh, biên dạng, tấm và vật rèn, những sản phẩm ngày càng được mọi người ưa chuộng.
Hiện tại, nghiên cứu trong nước chủ yếu tập trung vào các đặc tính nhiệt độ cao, đặc tính từ biến và độ ổn định nhiệt của hợp kim titan TC4 nhưng vẫn còn tương đối ít nghiên cứu về việc tối ưu hóa hiệu suất thực tế của nó thông qua các quy trình xử lý nhiệt hợp lý. Bài viết này nghiên cứu ảnh hưởng của các quá trình xử lý nhiệt đến cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của vật liệu bằng cách đưa các tấm hợp kim titan TC4 vào các quy trình xử lý nhiệt khác nhau, có ý nghĩa quan trọng về mặt lý thuyết và thực tiễn.
Đầu tiên, bọt titan, nhôm-có độ tinh khiết cao (99,99%) và hợp kim nhôm-vanadi được nấu chảy trong nước chân không-nồi nấu bằng đồng được làm mát bằng lò nung hồ quang không tiêu hao-trong điều kiện khuấy điện từ và bảo vệ bằng argon. Thành phần hợp kim sau khi nấu chảy (theo phần khối lượng, %) là: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, còn lại là Ti. Để đảm bảo tính đồng nhất về thành phần hóa học của các mẫu, các thanh hợp kim titan TC4 đã được chuẩn bị bằng cách nấu chảy lại ba lần và cán thành các tấm titan có độ dày 3 mm, sau đó ủ giảm ứng suất ở nhiệt độ 650 độ trong 4 giờ. Sau đó, các tấm ủ được xử lý thành các mẫu quan sát vi cấu trúc và mẫu thử độ bền kéo, đồng thời trải qua ba quy trình xử lý nhiệt khác nhau sau:
1. Xử lý ủ: 790 độ × 3 giờ, làm nguội lò.
2. Làm nguội bằng dung dịch: 980 độ × 1 giờ, làm mát bằng nước.
3. Lão hóa giải pháp: 980 độ × 1 giờ, làm mát bằng nước + 580 độ × 8 giờ, làm mát lò.
Các mẫu sau khi xử lý nhiệt đều được phân tích cấu trúc vi mô và kiểm tra đặc tính độ bền kéo.
Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến cấu trúc vi mô và tính chất của hợp kim titan TC4
1. Xử lý ủ
Sau khi ủ, quá trình kết tinh lại xảy ra ở cả hai giai đoạn của vật liệu. Quá trình kết tinh lại pha -xảy ra, với các hạt nhỏ đa giác kết tủa trong nền bị biến dạng; pha -được kết tinh lại kết tủa pha -thứ cấp. Cấu trúc vi mô cuối cùng thể hiện pha -được phân bố đồng đều trên ma trận biến đổi pha -, với cấu trúc vi mô đồng nhất tổng thể. Quá trình ủ giúp loại bỏ căng thẳng bên trong, cải thiện độ dẻo và độ ổn định cấu trúc vi mô, nhưng dẫn đến giảm độ bền và độ cứng.
2. Làm nguội dung dịch
Sau khi làm nguội dung dịch, tỷ lệ khung hình của -lamellae giảm đáng kể, -lamellae thẳng trở nên xoắn và giao diện pha -liên tục bị phá hủy, tạo thành pha lamellar hoặc pha{3}}dệt -rổ. Do vùng nhiệt độ-cao nguội đi nhanh chóng, pha -không có đủ thời gian để chuyển đổi hoàn toàn sang pha -, dẫn đến sự hình thành pha -siêu bền. Ở nhiệt độ phòng, cấu trúc vi mô chủ yếu bao gồm pha martensitic '' và pha -siêu ổn định, cho thấy độ bền và độ cứng tăng lên nhưng độ dẻo giảm đáng kể.
3. Giải pháp lão hóa
Sau khi lão hóa dung dịch, một số pha martensitic '' và pha -siêu ổn định bị phân hủy, chuyển thành pha -và pha -phân tán ổn định. So với ủ, độ bền và độ cứng được cải thiện hơn nữa sau khi lão hóa, nhưng độ dẻo giảm nhẹ. Thông qua phân tích toàn diện, quá trình lão hóa dung dịch sẽ cải thiện các tính chất toàn diện của hợp kim titan.
Phần kết luận
Nghiên cứu tấm hợp kim titan TC4 qua các quá trình xử lý nhiệt khác nhau cho thấy:
● Xử lý ủ có thể cải thiện độ dẻo và độ ổn định cấu trúc vi mô, nhưng làm giảm độ bền và độ cứng.
● Làm nguội bằng dung dịch cải thiện đáng kể độ bền và độ cứng nhưng làm giảm đáng kể độ dẻo.
● Quá trình lão hóa của dung dịch, ở một mức độ nào đó, cân bằng các yêu cầu về độ bền, độ cứng và độ dẻo, cải thiện đáng kể các đặc tính toàn diện của vật liệu.
Việc lựa chọn hợp lý các quy trình xử lý nhiệt có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa các đặc tính cơ học của hợp kim titan TC4, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho ứng dụng của hợp kim này trong các lĩnh vực hiệu suất cao như hàng không vũ trụ.
