Ti-1023 propjetajiet u struttura tal-vireg tat-titanju
Ti-1023 liga tat-titanju hija affidabilità għolja, prezz baxx, saħħa għolja, toughness għolja, liga ta 'titanju qrib beta. Il-kompożizzjoni nominali tiegħu hija Ti-10V-2Fe-3Al. Għandu l-vantaġġi ta 'saħħa speċifika għolja, toughness tajba tal-ksur, sezzjoni mkessħa kbira, anomalija iżotropika żgħira, temperatura baxxa tal-forġa, u reżistenza qawwija għall-korrużjoni tal-istress. Jista 'jissodisfa r-rekwiżiti tad-disinn ta' affidabbiltà għolja u spiża baxxa tal-manifattura, għalhekk tintuża ħafna fil-qasam aerospazjali.
Dan l-artikolu jiġbor fil-qosor il-proċess ta 'produzzjoni raġonevoli tal-vireg tal-liga Ti-1023 billi jinvestiga l-kompożizzjoni tal-ingotti u l-proprjetajiet makroskopiċi, mikrostrutturali u mekkaniċi tal-vireg, u jikseb ir-riżultati mistennija.
1. Esperiment
Fl-esperiment, {{0}}Titanju sponża ta 'partiċelli żgħar ta' grad u liga prinċipali b'ħafna elementi ġew mitmugħa flimkien għal 2 t, u mdewweb tliet darbiet f'forn b'ark elettriku konsumabbli fil-vakwu biex jipprepara 65{{8 }} mm Ti1023 ingott ta 'liga tat-titanju. Il-komponent ewlieni (frazzjoni tal-massa, %) V huwa 9.0% ~ 11.0%. , Fe huwa 1.6% ~ 2.2%, Al huwa 2.6% ~ 3.4%, u l-bqija huwa Ti, li jissodisfa r-rekwiżiti ta 'GJB1538. Wara li l-ingott ta 'l-azzar jinqata' f'risers, qigħan, u xfafar tas-serrieq, jittieħdu kampjuni mir-ras ċirkonferenzjali axjali, nofs, u denb (Figura 1) u l-pożizzjoni tad-9:00 tas-sezzjoni trasversali (Figura 2), u l- komponenti huma prinċipalment ittestjati bl-użu ta 'spettrometrija ta' emissjoni atomika. Kontenut ta 'elementi ta' liga (Al, V, Fe) u elementi oħra ta 'impurità.
Figura 1 Dijagramma skematika tal-punti tat-teħid tal-kampjuni fuq il-wiċċ lonġitudinali tal-ingott
Figura 2 Dijagramma skematika tat-teħid ta' kampjuni fil-pożizzjoni tad-9:00 tas-sezzjoni trasversali tal-ingott
Aqta 'kampjuni xierqa minn ingotti ta' liga tat-titanju Ti-1023, u uża metodi metallografiċi biex tiddetermina t-temperatura tat-trasformazzjoni tal-fażi/fażi tkun 805 ~ 810 grad. L-ingott kollu huwa pproċessat u falsifikat bl-użu tar-rotta tal-proċess "għoli-baxx-għoli-baxx". Magna tal-forġa veloċi 45/50MN tintuża biex tiftaħ il-billetta tal-azzar fiż-żona ta 'fażi waħda (-żona ta' fażi), u fl-aħħar tiġi falsifikata f'bar lest ta '160mm.
Skont l-istandard GJB1538, kampjuni ħoxnin ta '20mm u kampjuni twal ta' 80mm inqatgħu b'mod lonġitudinali mill-bar ta '160mm, u twettqu diversi testijiet ta' prestazzjoni biex jiddeterminaw l-istruttura u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-bar tal-liga tat-titanju Ti-1023. Wara li l-kampjun ta 'ħxuna ta' 20 mm jiġi ċċattjat, iċċekkja l-istat R, punt (785 grad ×1.5 h WC 530 grad ×8 h AC) u tixjiħ tas-soluzzjoni solida (775 grad ×1.5 h WC 540 grad ×8 h AC). Tkabbar it-tessut, uża l-mikroskopju metallografiku ICX41M biex tosserva l-morfoloġija tat-tessut u tieħu ritratti metallografiċi. Wara li l-virga tal-kampjun twila ta '80 mm ġiet ittrattata bis-sħana f'775 grad × 1.5 h WC u 540 grad × 8 h AC f'forn muffle, is-serrieq tal-faxxa semi-awtomatika H{-5550K intużat biex taqta' l-transversali u lonġitudinali kampjuni vojta f'D. /4 blokk tal-kampjun. , ipproċessat f'kampjuni tat-test tal-proprjetà mekkanika skont ir-rekwiżiti standard, u soġġett għal testijiet tal-proprjetà mekkanika tat-tensjoni tat-temperatura tal-kamra. It-testijiet tat-tensjoni ġew imkejla fuq magna tal-ittestjar tat-tensjoni CMT5205. Fl-istess ħin, il-vireg lesti jgħaddu wkoll minn ittestjar ultrasoniku mhux distruttiv ta 'kuntatt.
2 Riżultati u analiżi
2.1. Analiżi tal-kompożizzjoni kimika tal-ingotti tal-azzar
Skont ir-rekwiżiti tat-teħid tal-kampjuni tal-prodott, ittieħdu kampjuni f'9 punti fuq ir-ras lonġitudinali, in-nofs, id-denb u s-sezzjoni trasversali tal-wiċċ tal-ingott tal-azzar biex jinstabu l-kontenut tal-elementi prinċipali tal-liga f'partijiet differenti. Ir-riżultati tat-test juru li l-kompożizzjoni kimika tal-pillola tissodisfa r-rekwiżiti tal-istandards tekniċi rilevanti. B'mod partikolari, ir-riżultati tas-sejbien tal-kontenut ta 'elementi ta' impurità (C, N, O, H) fil-pożizzjonijiet tar-ras u tad-denb tal-wiċċ lonġitudinali kollha jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-firxa standard, li jindika li l-purità tal-ingott hija għolja ħafna.
Il-Figura 3 hija tabella statistika tal-kompożizzjoni kimika tal-elementi prinċipali tal-liga f'partijiet differenti tal-ingott. Il-postijiet tal-punt tal-kampjunar huma l-uċuħ lonġitudinali tar-ras tonda ta’ barra, tan-nofs u tad-denb tal-ingott (punti 1 sa 3), u t-tliet sezzjonijiet trasversali tar-ras, tan-nofs u tad-denb (punti 4 sa 30) . Kif jidher mill-Figura 3, il-kompożizzjonijiet kimiċi tal-elementi ewlenin Al, V, u Fe mkejla fil-punti ta 'fuq, tan-nofs u t'isfel fuq il-wiċċ ċirkolari ta' barra jvarjaw ftit. Il-kontenut tal-element Al huwa 3.16% ~ 3.24%; il-kontenut tal-element V huwa 9.86%. ~1{{20}}.06%; Il-kontenut tal-element Fe huwa 1.77% ~ 1.89%; Devjazzjoni tal-element Al u V mhix aktar minn 0.2%, li fosthom id-devjazzjoni tal-element Fe segregat faċilment mhix aktar minn 0.12%, li tindika li l-kompożizzjoni kimika axjali tal-ingott prodott hija uniformi; ingott It-test tal-kompożizzjoni kimika ta 'disa' punti fuq is-sezzjonijiet tar-ras, tan-nofs u tal-qiegħ kollha jissodisfa r-rekwiżiti standard. Id-devjazzjoni massima tal-elementi ewlenin Al u V mhix aktar minn 0.13% ~ 0.27%, u d-devjazzjoni tal-element Fe faċilment segregat mhix aktar minn 0.34%. B'mod ġenerali, l-ingott għandu uniformità tajba u l-komponenti elementali kollha jilħqu l-istandards tekniċi.
Figura 3 Dijagramma tal-kompożizzjoni tal-element tal-liga f'pożizzjonijiet differenti tal-ingott tal-liga tat-titanju Ti-1023
Matul il-proċess tat-tidwib tal-ark konsumabbli bil-vakwu tal-ingotti tal-azzar, hemm Fe, element li huwa suxxettibbli għas-segregazzjoni, u kompożizzjoni jew segregazzjoni irregolari jistgħu jseħħu waqt it-tidwib tal-ingotti tal-azzar. Skont id-dijagramma tal-fażi tal-liga tat-titanju u t-teorija tas-solidifikazzjoni tal-liga, taħt kundizzjonijiet normali ta 'solidifikazzjoni, elementi tal-liga b'koeffiċjent ta' segregazzjoni k Akbar minn jew ugwali għal 1 mhumiex suxxettibbli għal segregazzjoni, sakemm l-elementi tal-liga u l-liga omm ma jkunux kompletament omoġenizzati waqt it-tidwib proċess; ligi b'koeffiċjent ta 'segregazzjoni k < 1 Elementi, anke jekk il-liga tkun omoġenja fl-istat imdewweb, għad hemm ċerta differenza bejn il-kompożizzjoni tal-fażi solida u l-kompożizzjoni tal-fażi likwida fl-istess temperatura waqt is-solidifikazzjoni. Il-kontenut tal-element fil-fażi likwida huwa dejjem ogħla minn dak fil-fażi solida, u jikkawża li l-ingott jissegrega faċilment fin-nofs u r-ras. Kif jidher mill-Figura 3, il-kontenut tal-element Fe huwa kemmxejn ogħla fil-punt ċentrali tar-ras tas-sezzjoni, segwit min-nofs, u finalment id-denb, li huwa konsistenti mal-analiżi ta 'hawn fuq.
B'mod ġenerali, il-kompożizzjoni kimika tal-elementi tal-liga prinċipali tal-ingott tal-grad 2t tal-liga tat-titanju Ti-1023 hija mqassma b'mod uniformi u ta 'purità tajba, li kollha jissodisfaw ir-rekwiżiti tekniċi tal-ingott. Dan juri wkoll l-importanza tal-għażla tal-materja prima u l-ikkastjar tal-ingotti fil-proċess tat-tidwib. Il-kontroll tal-proċess u aspetti oħra huma raġonevoli u fattibbli.
2.2. Struttura tal-bar u analiżi tal-morfoloġija
Ritratti tal-istat falsifikat (stat R) ta 'liga tat-titanju Ti-1023 wara li qatgħet il-kampjun mill-pożizzjoni tar-ras u tad-denb tal-virga ta' 160mm għall-korrużjoni tal-wiċċ.
Kif jidher mill-Figura 4, l-istruttura ta 'ingrandiment baxx tal-bar hija kristall fuzzy uniformi, u m'hemm l-ebda difett metallurġiku bħal segregazzjoni u inklużjonijiet, li jindika li l-vojt tal-forġa kiseb deformazzjoni suffiċjenti. Bl-użu tal-pressjoni ta 'tunnellaġġ kbir tal-magna tal-forġa veloċi ta' 4,500-tunnellata, ir-rotta tal-proċess "għoli-baxx-għoli-baxx" tintuża għal forġar tan-nar multipli biex tkisser bis-sħiħ il-ħbub as-cast, forġa b'lura tal- billetta, u ttejjeb il-penetrazzjoni tal-forġa tal-billetta. karatteristiċi, li jagħmlu l-istruttura tal-virga aktar uniformi. Il-proċess tal-forġa jieħu vantaġġ mill-karatteristiċi tal-ipproċessar tat-tkabbir bil-mod ħafna tal-qamħ meta r-rikristallizzazzjoni tal-matriċi beta tal-liga qrib beta titlesta malajr, u tikkawża li l-ħbub tal-metall jinkisru ripetutament, is-sotto-ħbub jingħaqdu u jikbru, u l-konfini tal-qamħ biex jemigraw, sabiex l-istruttura tal-bar finali għandha tendenza li tkun uniformi. , li jistabbilixxi pedament tajjeb għall-istruttura uniformi u prestazzjoni tajba tal-virga.
Figura 4 Ritratti tal-istat R ta 'virga ta' liga tat-titanju φ160mmTi-1023 f'pożizzjonijiet differenti: (a) ras; (b) denb
Aqta 'kampjuni trasversali minn żoni differenti (tarf, D/4, ċentru) li jikkorrispondu għall-pożizzjoni tar-ras tal-magħżel fuq il-biċċa tat-test tal-bar, u osserva l-istat R u l-mikrostruttura wara t-trattament bis-sħana tat-tixjiħ tas-soluzzjoni. , ara l-Figura 5 u l-Figura 6. Kif jidher mill-Figura 5, il-mikrostruttura tal-istat R tal-virga tikkonsisti f'matriċi u fażijiet primarji uniformi, fini, ekwiassi mqassma fuq il-matriċi. Id-daqs medju tal-fażi primarja huwa ta 'madwar 3.5 μm, u l-frazzjoni tal-volum tal-fażi primarja hija aktar minn 35%. Jista 'jidher mill-Figura 6 li wara t-trattament tat-tixjiħ tas-soluzzjoni solida, il-ħbub equiaxed huma aktar ovvji, li jindikaw li l-parametri tal-proċess bħad-deformazzjoni tal-forġa huma raġonevoli.
Figura 5 Mikrostruttura tal-istat R ta 'virga ta' liga tat-titanju φ160mmTi-1023 f'pożizzjonijiet differenti: (a) tarf; (a) tarf; (b) D/4; (c) ċentru
Figura 6 Mikrostruttura tal-virga tal-liga tat-titanju Φ160mmTi-1023 f'postijiet differenti wara t-trattament tat-tixjiħ tas-soluzzjoni: (a) tarf; (a) tarf; (b) D/4; (c) ċentru
2.3. Riżultati ta' skoperta ta' punt ta' bar
Il-kostanti tad-distribuzzjoni tal-ekwilibriju tal-element Fe f'liga tat-titanju Ti{{0}} hija 0.3, li għandha tendenza kbira li tissegrega. Ir-raġuni ewlenija għall-formazzjoni ta 'punti fil-liga tat-titanju Ti-1023 hija s-segregazzjoni lokali u l-arrikkiment tal-materjali tal-liga "Fe", li tirriżulta fit-temperatura tat-trasformazzjoni tal-fażi ta' din il-parti tkun aktar baxxa minn dik tal-matriċi, u b'hekk tifforma fażi li ma fihiex fażi primarja jew il-kontenut tal-fażi huwa relattivament skars. Iż-żona Fe rikka. Il-punt se jaffettwa serjament il-plastiċità u l-ħajja ta 'għeja b'ċiklu baxx tal-liga.
Il-kompożizzjoni irregolari tal-Fe tal-ingotti tal-liga TB6 hija l-fattur "innat" li jwassal għall-formazzjoni ta 'spots, filwaqt li t-trattament tas-sħana sussegwenti u l-proċess tat-trattament tas-sħana huma l-fatturi "akkwistati" li jaffettwaw il-formazzjoni ta' spots. Skont il-proċess tat-trattament tas-sħana f'GJB1538, intgħażlu 785 grad × 1.5 h WC u 530 grad × 8 h AC biex jippreparaw vireg. L-osservazzjoni tal-korp tal-virga wriet li ma kien hemm l-ebda anormalità lokali fil-morfoloġija makroskopika tal-korp tal-virga (Figura 7); il-kontenut tal-fażi primarja fil-mikrostruttura kien ta 'madwar 15%, li ssodisfa r-rekwiżit standard GJB1538 tal-kontenut tal-fażi primarja li jkun akbar minn 10%. Kif muri fil-Figura 8. Dan juri li l-proċess tat-tidwib u l-proċess tal-forġa għandhom ċertu effett sinifikanti fuq tikek ta 'kontroll.
Figura 8 Mikrostruttura tal-virga tal-liga tat-titanju Φ160mm Ti-1023: (a) tarf; (b) D/4; (c) ċentru
Jista 'jidher b'mod ċar mit-Tabella 1 li l-proprjetajiet kollha tal-virga jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-indikaturi rilevanti. Għandu plastiċità għolja, saħħa trasversali u lonġitudinali uniformi, u ċertu marġni meta mqabbel mal-valur standard fil-plastiċità. Juri li teknoloġija xierqa tintuża waqt il-forġa biex tinkiseb deformazzjoni relattivament suffiċjenti, sabiex l-uniformità strutturali tal-bar fid-direzzjonijiet kollha tkun relattivament tajba u d-differenza hija żgħira.
2.5. Ittestjar ultrasoniku tal-vireg
Detector tad-difetti ultrasoniku SonATEST 380M u sonda Olympus V109 intużaw biex iwettqu sejbien ta 'difetti ultrasoniku fuq vireg lesti ta' liga tat-titanju Φ160 mm Ti-1023. Ġġudikat mill-forma tal-mewġ, il-livell tal-ħoss mhuwiex ogħla minn 20%, il-ħoss huwa uniformi, u m'hemm l-ebda sinjali ta 'difett ovvju. , l-amplitudni tal-bidla tal-mewġ tal-qiegħ hija inqas minn 6 dB, u l-livell tal-ħoss huwa nofs il-mogħdija tal-ħoss? 1.2 –9 dB ~ –12 dB (Figura 9), li jindika li l-virga lesta tista' tissodisfa r-rekwiżiti tal-livell A1 tal-istandard GB/T5193-2007. Fil-Figura 9, l-axxissa tirrappreżenta l-fond, u l-ordinata tirrappreżenta l-għoli tas-sinjal. L-iskrin sħiħ huwa kkalkulat bħala 100%.
