Mikrostruktura a vlastnosti tyčí ze slitiny Ti-1023 titanu

Titanová tyč Ti 1023je široce používán v leteckém průmyslu. Tento článek představuje použití ingotu z titanové slitiny 650 mm Ti{1}} vyrobeného společností Xinjiang Xiangrun k výrobě tyče o průměru 160 mm prostřednictvím vícenásobných deformací kování procesem „vysoká-nízká-vysoká-nízká“. Makroskopické, mikrostrukturní a mechanické vlastnosti tyčinky byly porovnány a analyzovány a výsledky ukázaly, že: tyčinka vykazovala makroskopicky stejnoměrné fuzzy zrno, mikrostruktura byla jednotná dvoufázová struktura zpracování oblasti a rovnoosá primární fáze byla rovnoměrně rozložena na matrice; po tepelném zpracování , Mechanické vlastnosti a ultrazvuková detekce tyče splňují požadavky příslušných norem.

Ti 1023 Titanium Bar je vysoce pevná a houževnatá slitina téměř titanu s vysokou spolehlivostí a nízkou cenou. Nominální složení je Ti-10V-2Fe-3Al. Výhody malé velikosti, nízké teploty kování a silné odolnosti proti korozi pod napětím mohou splnit konstrukční požadavky na vysokou spolehlivost a nízké výrobní náklady, takže je široce používán v leteckém průmyslu.

1. Experiment

V experimentu byly celkem 2 t 0houbového titanu s malými částicemi třídy A a víceprvkové předslitiny třikrát přiváděny a taveny ve vakuové spotřební elektrické obloukové peci, aby se připravila ?65{{7} } mmTi1023 ingot ze slitiny titanu. Hlavní složka (hmotnostní zlomek, %) V byla 9,0 %~11,0 %, Fe je 1,6 %~2,2 %, Al je 2,6 %~3,4 % a zbytek je Ti, což splňuje požadavky GJB1538. Po rozříznutí nálitku, rozříznutí dna a rozřezání středu ingotu byly odebrány vzorky z hlavy, středu a konce axiálního vnějšího kruhu (obrázek 1) a v poloze 9 hodin příčného řezu. (Obrázek 2) a hlavní komponenty byly testovány atomovou emisní spektrometrií. Obsah legujících prvků (Al, V, Fe) a dalších příměsových prvků.

Z hlavy ingotu titanové slitiny Ti-1023 bylo vyříznuto příslušné množství bloku vzorku a teplota transformace fáze/fáze + byla změřena metalografickou metodou jako 805~810 stupňů. Celkový ingot je zpracován a kován pomocí procesní cesty „vysoká-nízká-vysoká-nízká“ a k otevření sochoru v jednofázové oblasti ( -fázová oblast) je použit rychlý kovací stroj 45/50 MN a nakonec kován do hotové tyče 160 mm.

Podle standardu GJB1538 jsou mikrostruktura a mechanické vlastnosti tyčí z titanové slitiny Ti-1023 vyříznuty z tyčí o průměru 160 mm v podélném směru, aby se nařezaly vzorky o tloušťce 20 mm a tyče vzorků o délce 80 mm pro různé testy výkonnosti. R stav, skvrna (785 stupňů × 1,5 h WC+530 stupeň × 8 h AC) a stárnutí v roztoku (775 stupňů × 1,5 h WC+540 stupeň × 8 h AC) po ošetření na ploché čelní ploše vzorku o tloušťce 20 mm Pomocí metalografického mikroskopu ICX41M pozorujte morfologii struktury a pořizujte metalografické fotografie. Poté, co je 80 mm dlouhá vzorková tyč tepelně zpracována v muflové peci při 775 stupňů × 1,5 h WC+540 stupně × 8 h AC, horizontální a vertikální vzorky jsou nařezány na D/4 vzorkového listu pomocí Poloautomatická pásová pila H-5550K Sochor je opracován do zkušebního vzorku mechanického provedení podle standardních požadavků a je na něm provedena tahová zkouška mechanického výkonu při pokojové teplotě. test se měří na tahovém zkušebním stroji CMT5205. Současně se na hotových tyčích provádí kontaktní ultrazvukové nedestruktivní testování.

2. Výsledky a analýza

2.1. Analýza chemického složení ingotu

Podle požadavků na odběr vzorků produktu byly vzorky odebrány v 9 bodech v podélné hlavě, středu, ocasu a příčném řezu povrchu ingotu, aby se zjistil obsah hlavních slitinových prvků v různých částech. Výsledky zkoušek ukázaly, že chemické složení ingotu odpovídalo požadavkům příslušných technických norem. Zejména výsledky testů obsahu prvků nečistot (C, N, O, H) na hlavě a na konci podélného povrchu všechny splňují požadavky standardního rozsahu, což naznačuje, že ingot má vysoký stupeň čistoty.

Během procesu tavení ingotu vakuovým spotřebním obloukem existuje prvek Fe, který je náchylný k segregaci a během tavení ingotu může dojít k nehomogennímu složení nebo segregaci. Podle fázového diagramu titanové slitiny a teorie tuhnutí slitiny nejsou za normálních podmínek tuhnutí slitinové prvky se segregačním koeficientem k větším nebo rovným 1 náchylné k segregaci, pokud legovací prvky a mezislitiny nejsou během tavení dostatečně homogenizovány. proces; segregační koeficient k< 1 alloy elements, even if the alloy is uniform in the molten state, there is still a certain difference between the solid phase composition and the liquid phase composition at the same temperature during solidification, and the element content in the liquid phase is always higher than that in the solid phase, which leads to casting Ingots tend to segregate in the middle and head.

Celkově je chemické složení hlavních legujících prvků v ingotu ze slitiny Ti-1023 titanu 2t třídy rovnoměrně rozloženo a čistota je dobrá, přičemž všechny splňují technické požadavky na ingot. Řízení procesu a další aspekty jsou rozumné a proveditelné.

2.2. Mikrostrukturní a morfologická analýza prutů

Fotografie z kovaného stavu (stav R) titanové slitiny Ti-1023 vyříznuté z hlavy a patky tyče 160 mm kvůli povrchové korozi.

Přijměte 4500 t rychlý kovací stroj s velkým tonážním tlakem, přijměte procesní cestu „vysoká-nízká-vysoká-nízká“ pro ingoty kování s více požáry, plně rozbijte odlitá zrna a použijte zpětné kování pro předvalky ke zlepšení průniku předlitků. vlastnosti, díky čemuž je struktura tyče jednotnější. Proces kování využívá zpracovatelské charakteristiky pomalého růstu zrn, když je matrice blízké slitiny rychle dokončena rekrystalizace, takže kovová zrna jsou opakovaně lámána, dílčí zrna se spojují a rostou a proces migrace hranic zrn, finální tyč Struktura má tendenci být stejnoměrné, což vytváří dobrý základ pro jednotnou strukturu a dobrý výkon tyče.

Vyřízněte příčné vzorky různých oblastí (hrana, D/4 a jádro) ze vzorníku tyče odpovídající poloze hlavy ingotu, sledujte stav R a jeho mikrostrukturu po tuhém roztoku a tepelném zpracování stárnutím,

2.3. Výsledky detekce pruhových skvrn

Rovnovážná distribuční konstanta prvku Fe ve slitině Ti{0}} titanu je 0,3, která má velkou tendenci k segregaci. Hlavním důvodem tvorby skvrn v titanové slitině Ti-1023 je to, že místní segregace a obohacení materiálů slitiny „Fe“ způsobuje pokles transformační teploty této části ve srovnání s teplotou matrice, což vede k tvorbě oblastí bohatých na Fe, které neobsahují primární fázi nebo mají relativně vzácný obsah fáze. Oblasti, jmenovitě skvrny, skvrny mohou vážně ovlivnit plasticitu a nízkou cyklickou únavovou životnost slitiny.

Nerovnoměrné složení Fe v ingotech slitiny TB6 je „vrozeným“ faktorem pro tvorbu skvrn a následné procesy tepelného zpracování a tepelného zpracování jsou „získanými“ faktory, které tvorbu skvrn ovlivňují. Podle procesu tepelného zpracování v GJB1538 bylo pro přípravu tyčí vybráno 785 stupňů × 1,5 h WC+530 stupně × 8 h AC. Pozorování pruhu ukazuje, že v pruhu na makroskopickém vzhledu není žádný abnormální jev; zatímco obsah rovnoosé primární fáze v mikrostruktuře je asi 15 %, což splňuje standardní požadavek na obsah primární fáze více než 10 % v GJB1538.

3 Závěr

(1) Ingot z titanové slitiny vyrobený tavením 0Titunový houbovitý titan a víceprvková předslitina s malými částicemi má dobrou jednotnost složení a ingot splňuje standardní požadavky.

(2) Ingot je vykován vícenásobnými výpaly pomocí procesu „vysoká-nízká-vysoká-nízká“ pro přípravu tyčí se strukturou s vysokým zvětšením, strukturou s nízkým zvětšením a ultrazvukovou detekcí defektů, které splňují požadavky normy GJB1538.

(3) Přijetím vhodného procesu tepelného zpracování má síla tyče malý rozdíl v horizontálním a vertikálním směru, rovnoměrnost každého bodu je dobrá a mechanické vlastnosti mohou splňovat požadavky normy GJB1538.