بهبود ریزساختار و خواص آلیاژ تیتانیوم TC4 از طریق آنیلینگ
تیتانیوم و آلیاژهای آن به دلیل مزایایی مانند چگالی کم، استحکام ویژه بالا و مقاومت در برابر خوردگی عالی در صنایع هوافضا، خودروسازی، شیمیایی و دریایی کاربرد وسیعی دارند.TC4آلیاژ تیتانیوم حاوی 6% از -عنصر تثبیت کننده فاز Al و 4% از -عنصر تثبیت کننده فاز V است که متعلق به سیستم معمولی + دو فاز-گرمای{6}}تقویت شده تیتانیوم سیستم Ti-Al-V است. خواص مکانیکی و قابلیت پردازش خوبی دارد و میتواند به محصولات نیمهتمام مانند میلهها، پروفیلها، ورقها و آهنگری تبدیل شود که به طور فزایندهای مورد علاقه مردم هستند.
در حال حاضر، تحقیقات داخلی عمدتاً بر روی خواص دمای بالا، خواص خزشی و پایداری حرارتی آلیاژ تیتانیوم TC4 تمرکز دارد، اما هنوز تحقیقات نسبتا کمی در مورد بهینهسازی عملکرد عملی آن از طریق فرآیندهای عملیات حرارتی معقول وجود دارد. این مقاله تأثیر فرآیندهای عملیات حرارتی را بر ریزساختار و خواص مکانیکی مواد با قرار دادن ورقهای آلیاژ تیتانیوم TC4 در فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی مورد مطالعه قرار میدهد که اهمیت نظری و عملی مهمی دارد.
اولاً، اسفنج تیتانیوم،{0}آلومینیوم با خلوص بالا (99.99%) و آلیاژ آلومینیوم-وانادیم در کوره قوس غیرقابل مصرفی با آب خلاء{3}}مس سرد شده با آب{3} تحت هم زدن الکترومغناطیسی و حفاظت آرگون ذوب شدند. ترکیب آلیاژ پس از ذوب (بر اساس کسر جرمی)، 6.29Al، 4.14V، 0.029Fe، 0.023C، 0.19O بود و باقیمانده Ti. برای اطمینان از یکنواختی ترکیب شیمیایی نمونهها، میلههای آلیاژ تیتانیوم TC4 با ذوب مجدد سهگانه و نورد کردن به ورقهای تیتانیوم با ضخامت 3 میلیمتر، و سپس بازپخت تنش{14}}در دمای 650 درجه به مدت 4 ساعت آماده شدند. متعاقباً، ورقهای آنیل شده به نمونههای مشاهده ریزساختار و نمونههای آزمایش کششی پردازش شدند و تحت سه فرآیند مختلف عملیات حرارتی زیر قرار گرفتند:
1. درمان آنیل: 790 درجه × 3 ساعت، خنک کننده کوره.
2. حل کردن محلول: 980 درجه × 1 ساعت، خنک کننده آب.
3. پیری محلول: 980 درجه × 1 ساعت، خنک کننده آب + 580 درجه × 8 ساعت، خنک کننده کوره.
نمونه ها پس از عملیات حرارتی، همه تحت آنالیز ریزساختار و آزمایش خواص کششی قرار گرفتند.
تاثیر عملیات حرارتی بر ریزساختار و خواص آلیاژ تیتانیوم TC4
1. درمان آنیلینگ
پس از بازپخت، تبلور مجدد در هر دو فاز ماده رخ می دهد. تبلور مجدد فاز -، با دانه های کوچک چند ضلعی که در ماتریس تغییر شکل یافته رسوب می کنند، رخ می دهد. فاز -تبلور مجدد فاز -ثانویه را رسوب می دهد. ریزساختار نهایی یک -فاز به طور یکنواخت بر روی ماتریس تبدیل فاز، با یک ریزساختار یکنواخت کلی ارائه میکند. بازپخت تنش داخلی را از بین می برد، انعطاف پذیری و پایداری ریزساختاری را بهبود می بخشد، اما منجر به کاهش استحکام و سختی می شود.
2. رفع محلول
پس از خاموش کردن محلول، نسبت ابعاد -لاملها بهطور قابلتوجهی کاهش مییابد، -لاملهای مستقیم پیچ میخورند و رابط فاز پیوسته از بین میرود و فاز لایهای یا سبد{3}}بافت - را تشکیل میدهد. به دلیل خنک شدن سریع از ناحیه-درجه حرارت بالا، فاز زمان کافی برای تبدیل کامل به فاز - را ندارد و در نتیجه یک فاز - فراپایدار تشکیل میشود. در دمای اتاق، ریزساختار عمدتاً شامل فاز مارتنزیتی و -میباشد که استحکام و سختی بیشتری را نشان میدهد، اما شکلپذیری را کاهش میدهد.
3. راه حل پیری
پس از پیری محلول، مقداری از فاز مارتنزیتی "" و -متاپایدار تجزیه می شود و به فاز پراکنده پایدار -و - تبدیل می شود. در مقایسه با بازپخت، استحکام و سختی پس از پیری بیشتر بهبود مییابد، اما شکلپذیری کمی کاهش مییابد. از طریق تجزیه و تحلیل جامع، فرآیند پیری محلول خواص جامع آلیاژ تیتانیوم را بهبود می بخشد.
نتیجه گیری
تحقیقات روی ورق های آلیاژ تیتانیوم TC4 از طریق فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی نشان می دهد که:
● عملیات بازپخت می تواند انعطاف پذیری و پایداری ریزساختاری را بهبود بخشد، اما استحکام و سختی را کاهش می دهد.
● کوئنچ محلول به طور قابل توجهی استحکام و سختی را بهبود می بخشد، اما شکل پذیری را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
● پیری محلول، تا حدی، الزامات استحکام، سختی و شکل پذیری را متعادل می کند و به طور قابل توجهی خواص جامع مواد را بهبود می بخشد.
انتخاب معقول فرآیندهای عملیات حرارتی برای بهینه سازی خواص مکانیکی آلیاژ تیتانیوم TC4 اهمیت زیادی دارد و پشتیبانی فنی برای کاربرد آن در زمینههای{1} کارایی بالا مانند هوافضا فراهم میکند.
