УЛУЧШЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ Титанового сплава ТС4 ПУТЕМ ОТЖИГА
Титан и его сплавы широко используются в аэрокосмической, автомобильной, химической и морской промышленности благодаря своим преимуществам, таким как низкая плотность, высокая удельная прочность и отличная коррозионная стойкость.ТС4Титановый сплав содержит 6% -фазостабилизирующего элемента Al и 4% -фазостабилизирующего элемента V, относящегося к типичному + двухфазному-термоупрочненному-титановому сплаву системы Ti-Al-V. Он обладает хорошими механическими свойствами и технологичностью и может быть переработан в полуфабрикаты, такие как прутки, профили, листы и поковки, которые становятся все более популярными среди людей.
В настоящее время отечественные исследования в основном сосредоточены на высокотемпературных-свойствах, свойствах ползучести и термической стабильности титанового сплава TC4, но исследований по оптимизации его практических характеристик с помощью разумных процессов термообработки все еще относительно мало. В данной работе исследовано влияние процессов термообработки на микроструктуру и механические свойства материала путем подвергания листов титанового сплава ТС4 различным процессам термообработки, что имеет важное теоретическое и практическое значение.
Сначала губчатый титан, алюминий высокой-чистоты (99,99%) и алюминиевый-ванадиевый сплав плавили в вакуумной дуговой печи с медным тиглем с водяным-охлаждением, не-при электромагнитном перемешивании и защите аргоном. Состав сплава после плавки (по массовой доле, %): 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, остальное — Ti. Для обеспечения однородности химического состава образцов прутки из титанового сплава ТС4 были приготовлены путем тройного переплава и прокатки в титановые листы толщиной 3 мм с последующим -отжигом для снятия напряжений при температуре 650 градусов в течение 4 часов. Впоследствии отожженные листы были переработаны в образцы для наблюдения за микроструктурой и образцы для испытаний на растяжение и подвергнуты следующим трем различным процессам термообработки:
1. Отжиг: 790 градусов × 3 часа, охлаждение печи.
2. Закалка на раствор: 980 градусов × 1 час, водяное охлаждение.
3. Старение раствора: 980 градусов × 1 час, водяное охлаждение + 580 градусов × 8 часов, охлаждение печи.
Все образцы после термообработки были подвергнуты анализу микроструктуры и испытанию на растяжение.
Влияние термообработки на микроструктуру и свойства титанового сплава ТС4
1. Обработка отжигом
После отжига рекристаллизация происходит в обеих фазах материала. Происходит рекристаллизация фазы -, при этом в деформированной матрице выделяются полигональные мелкие зерна; рекристаллизованная -фаза выделяет вторичную -фазу. Конечная микроструктура представляет собой -фазу, равномерно распределенную в матрице -фазового превращения, с общей однородной микроструктурой. Отжиг устраняет внутренние напряжения, повышает пластичность и устойчивость микроструктуры, но приводит к снижению прочности и твердости.
2. Закалка на раствор
После закалки в растворе соотношение сторон -ламелей значительно уменьшается, прямые -ламели скручиваются, а непрерывная граница раздела фаз - разрушается, образуя фазу пластинчатого или корзинчатого-плетения -. Из-за быстрого охлаждения из области высоких-температур фаза -не успевает полностью превратиться в фазу -, что приводит к образованию метастабильной -фазы. При комнатной температуре микроструктура в основном состоит из мартенситной '' и метастабильной -фазы, демонстрирующей повышенную прочность и твердость, но значительное снижение пластичности.
3. Старение решения
После старения раствора часть мартенситной '' и метастабильной -фаз разлагается, превращаясь в стабильную дисперсную -фазу и -фазу. По сравнению с отжигом прочность и твердость после старения еще больше улучшаются, но пластичность несколько снижается. Благодаря всестороннему анализу процесс старения в растворе улучшает комплексные свойства титанового сплава.
Заключение
Исследования листов из титанового сплава TC4 с помощью различных процессов термообработки показывают, что:
● Обработка отжигом может улучшить пластичность и микроструктурную стабильность, но снижает прочность и твердость.
● Закалка на раствор значительно повышает прочность и твердость, но значительно снижает пластичность.
● Старение на раствор в некоторой степени уравновешивает требования к прочности, твердости и пластичности, существенно улучшая комплексные свойства материала.
Разумный выбор процессов термообработки имеет большое значение для оптимизации механических свойств титанового сплава TC4, обеспечивая техническую поддержку его применения в высокоэффективных-областях, таких как аэрокосмическая промышленность.
