Propietats mecàniques de les forja d'aliatge de titani TC11
Propietats mecàniques de les forja d'aliatge de titani TC11
Efecte de la microestructura sobre les propietats mecàniques de les forja d'aliatge de titani TC11
L'aliatge de titani TC11 pertany a l'aliatge de titani de tipus martensític α + β, i la seva composició nominal és Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. Té alta resistència, bon rendiment a temperatura mitjana, bona resistència a la corrosió i resistència a la fatiga. Té els avantatges d'alta resistència i es pot reforçar mitjançant tractament tèrmic. És el material principal per a la fabricació d'aeromotors, discos de compressor d'alta pressió i pales, i també s'utilitza per fabricar importants components de pressió en avions. L'estructura interna de l'aliatge determina el seu rendiment final, i una combinació raonable d'estructura i morfologia pot millorar considerablement les propietats mecàniques del material. En aquest treball es van obtenir diferents microestructures de fibra mitjançant el disseny de diferents processos de processament tèrmic i tractament tèrmic, i es va estudiar i analitzar l'efecte de la microestructura sobre les propietats de tracció a temperatura ambient de les forja TC11.
1. Materials i mètodes de prova
El material utilitzat en la prova és la barra d'aliatge de titani TC11, i el punt de transformació és de 1005 ° C-1010 ° C. Les matèries primeres utilitzades en la prova són elaborades per diferents processos de processament tèrmic o tractament tèrmic per obtenir diferents microestructures. Mostra que l'agent corrosiu utilitzat en l'estructura metal·logràfic és 10% HF + 30% HNO3 + 70% H2O. I utilitzeu el programari Image-ProPlus per caracteritzar quantitativament el contingut de la fase de α primària: a continuació, provar les propietats de la tracció a temperatura ambient. La prova es va dur a terme a la màquina de proves de material tipus 1185.
2. Resultats de les proves i discussió
2.1 Influència en les propietats mecàniques de TC11
Figura 1mostra la microestructura recuitada de TC11 amb diferents continguts equisats. Els continguts de la fase primària es caracteritzaven quantitativament pel programari Image-ProPlus. El contingut de la fase equiaxada era 44%, 39%, 32% i 40% en seqüència. Es pot veure a la figura 1 que els continguts de les fases primàries H1, H2 i H3 mostren una tendència decreixent; el contingut de la fase equiaxada H4 és aproximadament el mateix que el d'H2, però la seva mida i distribució són diferents. La mida del gra dins de la mostra H2 és uniforme, mentre que la mostra H4 té una "estructura de doble conjunt" òbvia, i hi ha dos nivells de mida de grans α equiaxats.
Figura 2Mostra la relació corresponent entre les propietats de la tracció d'hivernacle i el contingut de fase equiaxada de tres forjats de titani TC11 H1, H2 i H3. Es pot veure a la figura 2 que amb l'augment del contingut de fase equiaxada, la força del material disminueix i la plasticitat augmenta lleugerament. Això es deu al fet que amb l'augment del contingut de fase equiaxada en el material, el contingut de β-transformador disminueix, el que resulta en una disminució del contingut de la interfície de fase α / β, que debilita l'efecte de fixació de les luxacions, redueix la força del material i millora la plasticitat del material. ; A més, amb l'augment del contingut de fase equiaxada, l'efecte de distribució dels elements d'aliatge a l'interior del material s'intensifica, el que significa que el contingut Al de la làmina α en el β-transformador disminueix en aquest moment, resultant en una disminució de la força del β-transformador, que al seu torn condueix a un augment de la força global. disminueix, mentre que atès que la plasticitat del material no es veu afectada pel comportament de rendiment, depèn principalment de la mida dels α clústers. Per tant, l'efecte de la distribució d'elements d'aliatge sobre la plasticitat és molt petit; finalment, amb l'augment del contingut de fase equiaxada, augmenta la compatibilitat de deformació del material, resultant en un lleuger augment de la plasticitat. L'efecte combinat d'aquests tres resulta en una disminució de la força del material i un lleuger augment de la plasticitat amb un augment del contingut de fase equiaxada.
Taula 1Mostra la comparació de les propietats de tracció de temperatura ambient de H2 i H4. Es pot veure a la taula 1 que la força de rendiment i l'allargament de la mostra H4 són significativament millors que les d'H2, i la resistència a la tracció i la contracció de l'àrea són bàsicament els mateixos. Es pot veure a partir de l'anàlisi de microestructura que la mida mitjana del gra de la mostra H4 és menor que la de la mostra H2. Segons la fórmula Hall-Petch: es pot veure que com més petita és la mida mitjana del gra, més gran és la força de rendiment del material. Això es deu al fet que el nombre de límits del gra augmenta en aquest moment, el que resulta en un augment en la resistència del moviment de luxació, que augmenta la resistència a la deformació del metall; d'altra banda, la disminució de la mida mitjana del gra fa que el nombre de grans augmenti, donant lloc a una deformació plàstica del material Es pot dispersar en més grans, de manera que la coordinació de deformació del material augmenta, donant lloc a un augment de l'elongació.
2.2 L'efecte de la lamella secundària α sobre les propietats mecàniques de TC11
A la figura 3, H5 i H6 són les microestructures després de ser refredades per diferents mitjans de refrigeració a la mateixa temperatura de recuit. La caracterització quantitativa del contingut de la fase primària pel programari Image-ProPlus mostra que el contingut de fase és aproximadament el mateix, al voltant del 30%, i la mida del gestor és d'aproximadament 14,8um. A la figura 3 es pot veure que les mostres H5 i H6 tenen morfologia de fase α evident en les lamel·les secundàries. La fase α de la lamellae secundària de la mostra H5 és curta en forma de vareta, amb una relació d'aspecte més petita; les lamellae secundàries de la mostra H6 tenen forma d'agulla fina, i la relació d'aspecte és superior a la de la mostra H5.
La taula 2 mostra la comparació de les propietats de tracció a temperatura ambient d'H6 i H5. Es pot veure a la taula 2 que la força de la mostra H6 és significativament millor que la de la mostra H5, però la seva elongació i contracció de l'àrea es redueixen lleugerament.
En el cas d'un determinat contingut, la proporció de β transformador també es fixa en conseqüència. Geomètricament parlant, la superfície esfèrica és la més petita per al mateix volum. Com que la fulla de α dins del β-transformador està més separada de la forma equiaxada, és a dir, com més gran sigui la relació d'aspecte, més gran serà la relació d'àrea superficial i més gran serà la interfície de fase. L'efecte de fixació de la interfície de fase sobre les luxacions limita la relliscada de luxacions a l'interior dels grans, resultant en un augment de la resistència de les luxacions quan es mouen, el que augmenta la resistència a la deformació del metall, augmentant així la força del material i disminuint la seva plasticitat.
3. Conclusió
(1) Amb l'augment del contingut de fase, la força del material disminueix i la plasticitat augmenta lleugerament; la disminució de la mida mitjana del gra de la fase equiaxada és beneficiosa per millorar la forta plasticitat del material.
(2) Amb l'augment de la relació d'aspecte de la fase α de la lamella secundària, la força del material augmenta i la plasticitat disminueix.
