מאפיינים מכניים של פרזול סגסוגת טיטניום TC11

מאפיינים מכניים של פרזול סגסוגת טיטניום TC11

השפעת מבנה מיקרו על מאפיינים מכניים של פרזול סגסוגת טיטניום TC11

סגסוגת טיטניום TC11 שייכת לסגסוגת טיטניום חוזק חום מסוג Martensitic Plus, והרכבה הנומינלי הוא Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. יש לו חוזק גבוה, ביצועים טובים בטמפרטורה בינונית, עמידות טובה בפני קורוזיה ועמידות בפני עייפות. יש לו את היתרונות של חוזק גבוה וניתן לחזק אותו על ידי טיפול בחום. זהו החומר העיקרי לייצור מנועי אוויר, דיסקים ולהבים מדחסים בלחץ גבוה, והוא משמש גם לייצור רכיבים נושאי לחץ חשובים במטוסים. המבנה הפנימי של הסגסוגת קובע את הביצועים הסופיים שלה, ושילוב סביר של מבנה ומורפולוגיה יכול לשפר מאוד את התכונות המכניות של החומר. במאמר זה התקבלו מיקרו-מבנים שונים של סיבים על-ידי תכנון תהליכי עיבוד תרמי וטיפול בחום שונים, והשפעת המיקרו-מבנה על תכונות המתיחה בטמפרטורת החדר של פרזול TC11 נחקרה ונותחה.

1. בדיקת חומרים ושיטות

החומר המשמש בבדיקה הוא בר מסגסוגת טיטניום TC11, ונקודת הטרנספורמציה היא 1005 מעלות -1010 מעלות. חומרי הגלם המשמשים בבדיקה מוכנים בתהליכי עיבוד תרמי או טיפול בחום שונים לקבלת מבנים מיקרו שונים. זה מראה שהחומר המאכל המשמש במבנה המטאלוגרפי הוא 10 אחוז HF בתוספת 30 אחוז HNO3 בתוספת 70 אחוז H2O. והשתמש בתוכנת Image-ProPlus כדי לאפיין כמותית את התוכן של השלב הראשוני: לאחר מכן בדוק את תכונות המתיחה בטמפרטורת החדר. הבדיקה בוצעה במכונת בדיקת חומרים מסוג 1185.

2. תוצאות בדיקה ודיון

2.1 השפעה על התכונות המכניות של TC11

איור 1מראה את המיקרו-מבנה המחוצף של TC11 עם תוכן שווה-צירים שונה. תוכן השלב הראשוני אופיינו כמותית על ידי תוכנת Image-ProPlus. תכולת השלבים השווים היו 44 אחוזים, 39 אחוזים, 32 אחוזים ו-40 אחוזים ברצף. ניתן לראות מאיור 1 כי התוכן של השלבים הראשוניים H1, H2 ו-H3 מציג מגמת ירידה; התוכן של שלב שווה-צירים של H4 זהה בערך לזה של H2, אבל הגודל והפיזור שלו שונים. גודל הגרגירים בתוך מדגם H2 הוא אחיד, בעוד שלדגימת H4 יש "מבנה כפול" ברור, ויש שתי רמות גודל של גרגירים שוות-צירים.

איור 2מראה את הקשר המקביל בין תכונות מתיחה של החממה ותכולת הפאזה השווה-אקסית של שלושה חישולי טיטניום TC11 H1, H2 ו-H3. ניתן לראות מאיור 2 שעם העלייה בתכולת הפאזה השווה-צירים, חוזק החומר פוחת והפלסטיות עולה מעט. הסיבה לכך היא שעם העלייה של תכולת הפאזה השווה בחומר, תכולת ה-transformant פוחתת, וכתוצאה מכך ירידה בתכולת הממשק / פאזה, מה שמחליש את אפקט ההצמדה של נקעים, מפחית את חוזק החומר, ומשפר את הפלסטיות של החומר. ; בנוסף, עם העלייה בתכולת הפאזה השווה-צירים, מתעצמת אפקט ההפצה של יסודות סגסוגת בתוך החומר, מה שאומר שתכולת Al של הסדין בשנאי יורד בזמן זה, וכתוצאה מכך ירידה בחוזק -שנאי, אשר בתורו מוביל לעלייה בחוזק הכולל. יורדת, בעוד שהפלסטיות של החומר אינה מושפעת מהתנהגות המניבה, היא תלויה בעיקר בגודל ה--clusters. לכן, ההשפעה של חלוקת אלמנט סגסוגת על הפלסטיות קטנה מאוד; לבסוף, עם העלייה בתכולת הפאזה השווה-אקסית, תאימות הדפורמציה של החומר עולה, וכתוצאה מכך עלייה קלה בפלסטיות. ההשפעה המשולבת של שלושת אלו מביאה לירידה בחוזק החומר ולעלייה קלה בגמישות עם עלייה בתכולת הפאזות השווה.

שולחן 1מראה את ההשוואה של תכונות המתיחה בטמפרטורת החדר של H2 ו- H4. ניתן לראות מטבלה 1 כי חוזק התפוקה וההתארכות של מדגם H4 טובים משמעותית מאלו של H2, וחוזק המתיחה וההתכווצות בשטח זהים בעצם. ניתן לראות מניתוח המיקרו-מבנה שגודל הגרגיר הממוצע של מדגם H4 קטן מזה של מדגם H2. לפי נוסחת Hall-Petch: ניתן לראות שככל שגודל הגרגיר הממוצע קטן יותר, כך חוזק התפוקה של החומר גבוה יותר. הסיבה לכך היא שמספר גבולות התבואה גדל בזמן זה, וכתוצאה מכך עלייה בהתנגדות של תנועת הנקע, מה שמגביר את התנגדות העיוות של המתכת; מצד שני, הירידה בגודל הגרגירים הממוצע גורמת לכך שמספר הגרגרים גדל, וכתוצאה מכך עיוות פלסטי של החומר ניתן לפזר אותו ליותר גרגרים, כך שתיאום הדפורמציה של החומר עולה, וכתוצאה מכך עולה הַאֲרָכָה.

2.2 השפעת הלמלה המשנית על התכונות המכניות של TC11

באיור 3, H5 ו-H6 הם המיקרו-מבנים לאחר קירור על ידי אמצעי קירור שונים באותה טמפרטורת חישול. האפיון הכמותי של תוכן הפאזה הראשונית על ידי תוכנת Image-ProPlus מראה שתוכן הפאזה זהה בערך, כ-30 אחוזים, וגודל המנהל הוא כ-14.8um. ניתן לראות מאיור 3 שלדגימות H5 ו-H6 יש מורפולוגיה ברורה של שלב בלמלות המשניות. השלב של הלמות המשניות בדגימת H5 הוא בצורת מוט קצר, עם יחס רוחב-גובה קטן יותר; הלמלות המשניות בדגימת H6 הן בצורת מחט עדינה, ויחס הגובה-רוחב גבוה מזה של מדגם H5.

טבלה 2 מציגה את ההשוואה של תכונות המתיחה בטמפרטורת החדר של H6 ו-H5. ניתן לראות מטבלה 2 כי החוזק של דגימת H6 טוב משמעותית מזה של דגימת H5, אך התארכותו והתכווצות השטח שלו פחתו מעט.

במקרה של תוכן מסוים, גם הפרופורציה של -שנאי קבועה בהתאם. מבחינה גיאומטרית, שטח הפנים הכדורי הוא הקטן ביותר עבור אותו נפח. מכיוון שהגיליון שבתוך השנאי מנותק יותר מהצורה השווה-צירים, כלומר, ככל שיחס הגובה-רוחב גדול יותר, כך יחס שטח הפנים גבוה יותר וממשק הפאזה גדול יותר. השפעת ההצמדה של ממשק הפאזה על נקעים מגבילה את החלקת הנקעים בתוך הגרגרים, וכתוצאה מכך עלייה בהתנגדות של נקעים כאשר הם נעים, מה שמגביר את התנגדות העיוות של המתכת, ובכך מגביר את חוזק החומר ומפחית את עוצמתו. פּלָסטִיוּת.

3. מסקנה

(1) עם עליית תכולת הפאזה, חוזק החומר פוחת והפלסטיות עולה מעט; הירידה בגודל הגרגיר הממוצע של השלב שווה-הציר מועילה לשיפור הפלסטיות החזקה של החומר.

(2) עם הגדלת יחס הממדים של שלב הלמלות המשניות, חוזק החומר עולה והפלסטיות פוחתת.