A TC11 titánötvözet kovácsolás mechanikai tulajdonságai

A TC11 titánötvözet kovácsolás mechanikai tulajdonságai

A mikroszerkezet hatása a TC11 titánötvözet kovácsolások mechanikai tulajdonságaira

A TC11 titánötvözet a martenzites plus típusú hőszilárdságú titánötvözethez tartozik, névleges összetétele Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. Nagy szilárdságú, jó közepes hőmérsékletű teljesítmény, jó korrózióállóság és fáradtságállóság. Előnye a nagy szilárdság, és hőkezeléssel megerősíthető. Ez a fő anyag a repülőgép-motorok, a nagynyomású kompresszortárcsák és a lapátok gyártásához, valamint fontos nyomástartó alkatrészek gyártására is használják repülőgépeken. Az ötvözet belső szerkezete határozza meg végső teljesítményét, és a szerkezet és a morfológia ésszerű kombinációja nagymértékben javíthatja az anyag mechanikai tulajdonságait. Ebben a cikkben különböző termikus feldolgozási és hőkezelési eljárások tervezésével különböző szálas mikrostruktúrákat kaptunk, valamint a mikrostruktúra hatását a TC11 kovácsoltvasok szobahőmérsékletű húzótulajdonságaira vizsgáltuk és elemeztük.

1. Vizsgálati anyagok és módszerek

A tesztben használt anyag TC11 titánötvözet rúd, az átalakulási pont pedig 1005 fok -1010 fok. A teszt során felhasznált nyersanyagokat különböző hőkezelési vagy hőkezelési eljárásokkal állítják elő, hogy különböző mikrostruktúrákat kapjanak. Ez azt mutatja, hogy a metallográfiai szerkezetben használt korrozív anyag 10% HF plusz 30% HNO3 plusz 70% H2O. És használja az Image-ProPlus szoftvert az elsődleges fázis tartalmának kvantitatív jellemzésére: majd tesztelje a szakítószilárdságot szobahőmérsékleten. A vizsgálatot a 1185 típusú anyagvizsgáló gépen végeztük.

2. Vizsgálati eredmények és megbeszélés

2.1 A TC11 mechanikai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatás

1.ábraábra a TC11 lágyított mikroszerkezetét mutatja különböző ekviax tartalommal. Az elsődleges fázis tartalmát az Image-ProPlus szoftverrel kvantitatívan jellemeztük. Az equiaxed fázis tartalma 44%, 39%, 32% és 40% volt egymás után. Az 1. ábrán látható, hogy a H1, H2 és H3 primer fázis tartalma csökkenő tendenciát mutat; a H4 egyentengelyű fázis tartalma nagyjából megegyezik a H2-éval, de mérete és eloszlása ​​eltérő. A H2 mintán belüli szemcseméret egyenletes, míg a H4 mintának nyilvánvaló "kettős halmazú szerkezete" van, és az egyenlő tengelyű szemcséknek két méretszintje van.

2. ábraábra mutatja a megfelelő kapcsolatot három TC11 H1, H2 és H3 titán kovácsolás üvegházhatású húzótulajdonságai és egyentengelyű fázistartalma között. A 2. ábrán látható, hogy az egytengelyű fázistartalom növekedésével az anyag szilárdsága csökken, a plaszticitás pedig kismértékben nő. Ennek az az oka, hogy az ekviaxiális fázistartalom növekedésével az anyagban a -transzformáns tartalom csökken, aminek következtében a / fázis határfelület tartalma csökken, ami gyengíti a diszlokációk rögzítő hatását, csökkenti az anyag szilárdságát, és javítja az anyag plaszticitását. ; Ráadásul az ekviaxiális fázistartalom növekedésével az ötvözőelemek anyagon belüli elosztó hatása felerősödik, ami azt jelenti, hogy ekkor a -transzformátorban a lap Al-tartalma csökken, aminek következtében az anyag szilárdsága is csökken. -transzformátor, ami viszont az általános szilárdság növekedéséhez vezet. csökken, míg mivel az anyag plaszticitását nem befolyásolja az engedési viselkedés, ez elsősorban a -klaszterek méretétől függ. Ezért az ötvözőelem-eloszlás hatása a plaszticitásra nagyon kicsi; végül az egytengelyű fázistartalom növekedésével az anyag deformációs kompatibilitása nő, ami a plaszticitás enyhe növekedését eredményezi. E három együttes hatása az anyag szilárdságának csökkenését és a plaszticitás enyhe növekedését eredményezi az egyentengelyű fázistartalom növekedésével.

Asztal 1bemutatja a H2 és H4 szobahőmérsékletű szakító tulajdonságainak összehasonlítását. Az 1. táblázatból látható, hogy a H4 minta folyáshatára és nyúlása lényegesen jobb, mint a H2-é, a szakítószilárdság és a területi zsugorodás pedig alapvetően megegyezik. A mikroszerkezet elemzésből látható, hogy a H4 minta átlagos szemcsemérete kisebb, mint a H2 mintáé. A Hall-Petch képlet szerint: látható, hogy minél kisebb az átlagos szemcseméret, annál nagyobb az anyag folyáshatára. A szemcsehatárok száma ugyanis ekkor növekszik, aminek következtében megnő a diszlokációs mozgás ellenállása, ami növeli a fém deformációs ellenállását; másrészt az átlagos szemcseméret csökkenése azt jelenti, hogy a szemcsék száma nő, ami az anyag képlékeny deformációját eredményezi. Több szemcséjére szóródhat szét, így nő az anyag alakváltozási koordinációja, aminek következtében nő a szemcseméret. megnyúlás.

2.2 A szekunder lamella hatása a TC11 mechanikai tulajdonságaira

A 3. ábrán a H5 és H6 azok a mikrostruktúrák, amelyeket különböző hűtőközegekkel azonos hőkezelési hőmérsékleten hűtöttek le. Az elsődleges fázis tartalmának az Image-ProPlus szoftverrel végzett kvantitatív jellemzése azt mutatja, hogy a fázistartalom nagyjából azonos, körülbelül 30 százalék, és a menedzser mérete körülbelül 14,8 um. A 3. ábrán látható, hogy a H5 és H6 minták a másodlagos lamellákban nyilvánvaló -fázisú morfológiával rendelkeznek. A H5 mintában a másodlagos lamellák fázisa rövid rúd alakú, kisebb oldalarányú; a H6 mintában a másodlagos lamellák finom tű alakúak, és az oldalarány nagyobb, mint a H5 mintáé.

A 2. táblázat a H6 és H5 szobahőmérsékletű szakító tulajdonságainak összehasonlítását mutatja. A 2. táblázatból látható, hogy a H6 minta szilárdsága szignifikánsan jobb, mint a H5 mintáé, de a nyúlása és a területi zsugorodása némileg csökkent.

Egy adott tartalom esetén a -transzformátor aránya is ennek megfelelően rögzített. Geometriailag a gömbfelület a legkisebb ugyanannál a térfogatnál. Mivel a -transzformátor belsejében lévő -lap jobban elválik az egyenlőtengelyű alaktól, vagyis minél nagyobb a képarány, annál nagyobb a felület aránya, és annál nagyobb a fázisinterfész. A fázisinterfész diszlokációkra kifejtett szorító hatása korlátozza a diszlokációk elcsúszását a szemcséken belül, ami a diszlokációk ellenállásának növekedését eredményezi mozgás közben, ami növeli a fém deformációs ellenállását, ezáltal növeli az anyag szilárdságát és csökkenti annak szilárdságát. plaszticitás.

3. Következtetés

(1) A fázistartalom növekedésével az anyag szilárdsága csökken, és a plaszticitás enyhén nő; Az egyentengelyű fázis átlagos szemcseméretének csökkentése előnyös az anyag erős plaszticitásának javítására.

(2) A másodlagos lamellák fázisarányának növekedésével az anyag szilárdsága nő, plaszticitása csökken.