TC11-titaaniseoksesta valmistettujen takeiden mekaaniset ominaisuudet

TC11-titaaniseoksesta valmistettujen takeiden mekaaniset ominaisuudet

Mikrorakenteen vaikutus TC11-titaaniseoksesta valmistettujen takeiden mekaanisiin ominaisuuksiin

TC11-titaaniseos kuuluu martensiittinen plus -tyyppiseen lämpölujuuteen titaaniseokseen, ja sen nimellinen koostumus on Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. Sillä on korkea lujuus, hyvä keskilämpötilan suorituskyky, hyvä korroosionkestävyys ja väsymiskestävyys. Sillä on korkea lujuus ja sitä voidaan vahvistaa lämpökäsittelyllä. Se on päämateriaali lentokonemoottoreiden, korkeapainekompressorilevyjen ja -terien valmistuksessa, ja sitä käytetään myös tärkeiden lentokoneiden painetta kantavien komponenttien valmistukseen. Seoksen sisäinen rakenne määrää sen lopullisen suorituskyvyn, ja järkevä rakenteen ja morfologian yhdistelmä voi parantaa huomattavasti materiaalin mekaanisia ominaisuuksia. Tässä työssä on saatu erilaisia ​​kuitujen mikrorakenteita suunnittelemalla erilaisia ​​lämpökäsittely- ja lämpökäsittelyprosesseja sekä tutkittu ja analysoitu mikrorakenteen vaikutusta TC11-takomoiden huoneenlämpötilan vetolujuusominaisuuksiin.

1. Testausmateriaalit ja -menetelmät

Testissä käytetty materiaali on TC11-titaaniseostanko ja muunnospiste on 1005 astetta -1010 astetta. Testissä käytetyt raaka-aineet valmistetaan erilaisilla lämpökäsittely- tai lämpökäsittelyprosesseilla erilaisten mikrorakenteiden saamiseksi. Se osoittaa, että metallografisessa rakenteessa käytetty syövyttävä aine on 10 prosenttia HF plus 30 prosenttia HNO3 plus 70 prosenttia H2O. Ja käytä Image-ProPlus-ohjelmistoa primäärifaasin sisällön kvantitatiiviseen karakterisointiin: testaa sitten vetoominaisuudet huoneenlämpötilassa. Testi suoritettiin 1185-tyyppisellä materiaalitestauskoneella.

2. Testitulokset ja keskustelu

2.1 Vaikutus TC11:n mekaanisiin ominaisuuksiin

Kuvio 1esittää TC11:n hehkutetun mikrorakenteen erilaisilla tasaakselisilla pitoisuuksilla. Ensisijaisen vaiheen sisältö karakterisoitiin kvantitatiivisesti Image-ProPlus-ohjelmistolla. Tasapainoisen faasin pitoisuudet olivat peräkkäin 44 prosenttia, 39 prosenttia, 32 prosenttia ja 40 prosenttia. Kuvasta 1 voidaan nähdä, että H1-, H2- ja H3-primäärifaasien pitoisuudet osoittavat laskevaa suuntausta; H4:n tasaakselisen faasin pitoisuus on suunnilleen sama kuin H2:n, mutta sen koko ja jakautuminen ovat erilaisia. Raekoko H2-näytteen sisällä on tasainen, kun taas H4-näytteellä on ilmeinen "kaksoisrakenne" ja tasaakselisia rakeita on kaksi kokotasoa.

Kuva 2osoittaa vastaavan suhteen kasvihuoneen vetolujuusominaisuuksien ja kolmen TC11-titaanitaon H1, H2 ja H3 tasaakselin faasisisällön välillä. Kuvasta 2 nähdään, että tasaakselin faasipitoisuuden kasvaessa materiaalin lujuus heikkenee ja plastisuus kasvaa hieman. Tämä johtuu siitä, että materiaalin tasaakselisen faasin pitoisuuden kasvaessa -transformantin pitoisuus pienenee, mikä johtaa /faasirajapinnan sisällön vähenemiseen, mikä heikentää dislokaatioiden kiinnitysvaikutusta, heikentää materiaalin lujuutta, ja parantaa materiaalin plastisuutta. ; Lisäksi tasaakselisen faasin pitoisuuden kasvaessa seosteisten alkuaineiden jakautumisvaikutus materiaalin sisällä voimistuu, mikä tarkoittaa, että arkin Al-pitoisuus -muuntajassa pienenee tällä hetkellä, mikä johtaa sen lujuuden laskuun. -muuntaja, mikä puolestaan ​​johtaa kokonaislujuuden kasvuun. vähenee, kun taas koska materiaalin plastisuus ei vaikuta myöytyskäyttäytymiseen, se riippuu pääasiassa -klusterien koosta. Siksi seosaineen jakautumisen vaikutus plastisuuteen on hyvin pieni; lopuksi tasaakselisen faasin sisällön kasvaessa materiaalin muodonmuutosyhteensopivuus kasvaa, mikä johtaa lievään plastisuuden kasvuun. Näiden kolmen yhteisvaikutus johtaa materiaalin lujuuden heikkenemiseen ja plastisuuden lievään lisääntymiseen tasa-akselin faasipitoisuuden kasvaessa.

pöytä 1esittää H2:n ja H4:n huoneenlämpötilan vetolujuusominaisuuksien vertailun. Taulukosta 1 nähdään, että H4-näytteen myötölujuus ja venymä ovat merkittävästi paremmat kuin H2:n ja vetolujuus ja pintakutistuminen ovat periaatteessa samat. Mikrorakenneanalyysistä voidaan nähdä, että H4-näytteen keskimääräinen raekoko on pienempi kuin H2-näytteen. Hall-Petchin kaavan mukaan: voidaan nähdä, että mitä pienempi keskimääräinen raekoko on, sitä suurempi on materiaalin myötöraja. Tämä johtuu siitä, että raerajojen lukumäärä kasvaa tällä hetkellä, mikä johtaa dislokaatioliikkeen vastuksen lisääntymiseen, mikä lisää metallin muodonmuutoskestävyyttä; toisaalta keskimääräisen raekoon pieneneminen tarkoittaa, että raemäärä kasvaa, mikä johtaa materiaalin plastiseen muodonmuutokseen. Se voidaan hajottaa useammiksi rakeeksi, jolloin materiaalin muodonmuutoskoordinaatio kasvaa, mikä lisää venymä.

2.2 Toissijaisten lamellien vaikutus TC11:n mekaanisiin ominaisuuksiin

Kuvassa 3 H5 ja H6 ovat mikrorakenteita sen jälkeen, kun ne on jäähdytetty eri jäähdytysväliaineilla samassa hehkutuslämpötilassa. Ensisijaisen vaiheen sisällön kvantitatiivinen karakterisointi Image-ProPlus-ohjelmistolla osoittaa, että vaiheen sisältö on suunnilleen sama, noin 30 prosenttia, ja managerin koko on noin 14,8 um. Kuvasta 3 voidaan nähdä, että H5- ja H6-näytteillä on ilmeinen -faasimorfologia sekundaarisissa lamelleissa. Toissijaisten lamellien vaihe H5-näytteessä on lyhyen sauvan muotoinen, pienemmällä sivusuhteella; H6-näytteen sekundaariset lamellit ovat hienojakoisia neulan muotoisia ja sivusuhde on suurempi kuin H5-näytteen.

Taulukossa 2 on esitetty H6:n ja H5:n huoneenlämpötilan vetolujuusominaisuuksien vertailu. Taulukosta 2 voidaan nähdä, että H6-näytteen lujuus on merkittävästi parempi kuin H5-näytteen, mutta sen venymä ja pintakutistuminen ovat hieman vähentyneet.

Tietyn sisällön tapauksessa myös -muuntajan osuus määräytyy vastaavasti. Geometrisesti ottaen pallomainen pinta-ala on pienin samalla tilavuudella. Koska -muuntajan sisällä oleva -levy on enemmän irti tasaakselisesta muodosta, eli mitä suurempi kuvasuhde, sitä suurempi pinta-alasuhde ja sitä suurempi vaiherajapinta. Faasirajapinnan pinning-vaikutus dislokaatioihin rajoittaa dislokaatioiden liukumista rakeiden sisällä, mikä johtaa dislokaatioiden vastustuskyvyn lisääntymiseen niiden liikkuessa, mikä lisää metallin muodonmuutoskestävyyttä, mikä lisää materiaalin lujuutta ja vähentää sen lujuutta. plastisuus.

3. Johtopäätös

(1) Kun faasipitoisuus kasvaa, materiaalin lujuus pienenee ja plastisuus kasvaa hieman; tasaakselisen faasin keskimääräisen raekoon pienentäminen on hyödyllistä materiaalin vahvan plastisuuden parantamiseksi.

(2) Toisiolamellien vaiheen sivusuhteen kasvaessa materiaalin lujuus kasvaa ja plastisuus pienenee.