Struktur Mikro dan Sifat Batang Paduan Titanium Ti-1023
Batangan Titanium Ti 1023banyak digunakan di bidang luar angkasa. Makalah ini memperkenalkan penggunaan ingot paduan titanium Ti-1023 650 mm yang diproduksi oleh Xinjiang Xiangrun untuk menghasilkan batangan 160 mm melalui beberapa deformasi tempa melalui proses "tinggi-rendah-tinggi-rendah". Sifat makroskopis, struktur mikro dan mekanik batang dibandingkan dan dianalisis, dan hasilnya menunjukkan bahwa: batang menunjukkan butiran fuzzy yang seragam secara makroskopis, struktur mikro adalah struktur pemrosesan daerah dua fase yang seragam, dan fase primer yang sama rata terdistribusi secara merata pada batang tersebut. matriks; setelah perlakuan panas, Sifat mekanik dan deteksi ultrasonik batang memenuhi persyaratan standar yang relevan.
Ti 1023 Titanium Bar adalah paduan mendekati titanium berkekuatan tinggi dan ketangguhan tinggi dengan keandalan tinggi dan biaya rendah. Komposisi nominalnya adalah Ti-10V-2Fe-3Al. Keuntungan dari ukuran kecil, suhu penempaan rendah dan ketahanan korosi tegangan yang kuat dapat memenuhi persyaratan desain keandalan yang tinggi dan biaya produksi yang rendah, sehingga banyak digunakan di bidang dirgantara.
1. Eksperimen
Dalam percobaan tersebut, total 2 ton titanium spons partikel kecil tingkat A dan paduan utama multi-elemen dimasukkan dan dilebur tiga kali dalam tungku busur listrik vakum untuk menyiapkan ?65{{7} } mmTi1023 batangan paduan titanium. Komponen utama (fraksi massa, %) V adalah 9,0%~11,0 %, Fe adalah 1,6%~2,2%, Al adalah 2,6%~3,4%, dan sisanya adalah Ti, yang memenuhi persyaratan GJB1538. Setelah memotong riser, memotong bagian bawah, dan menggergaji bagian tengah ingot, sampel diambil pada bagian kepala, tengah, dan ekor lingkaran luar aksial (Gambar 1), dan pada posisi potongan melintang jam 9. (Gambar 2), dan komponen utama diuji dengan spektrometri emisi atom. Kandungan unsur paduan (Al, V, Fe) dan unsur pengotor lainnya.
Blok sampel dalam jumlah yang sesuai dipotong dari kepala ingot paduan titanium Ti-1023, dan suhu transformasi fase +/fasa diukur dengan metode metalografi pada 805~810 derajat. Keseluruhan ingot diproses dan ditempa menggunakan rute proses "tinggi-rendah-tinggi-rendah", dan mesin tempa cepat 45/50MN digunakan untuk membuka billet di area fase tunggal (area -fase), dan akhirnya ditempa menjadi batangan jadi berukuran 160 mm.
Menurut standar GJB1538, struktur mikro dan sifat mekanik batang paduan titanium Ti-1023 dipotong dari batang 160 mm sepanjang arah memanjang untuk memotong potongan sampel setebal 20 mm dan panjang batang sampel 80 mm untuk berbagai uji kinerja. Keadaan R, titik (785 derajat ×1,5 jam WC+530 derajat ×8 jam AC) dan penuaan larutan (775 derajat ×1,5 jam WC+540 derajat ×8 jam AC) setelah perawatan pada permukaan ujung datar dari spesimen setebal 20 mm Menggunakan mikroskop metalografi ICX41M untuk mengamati morfologi struktur dan mengambil foto metalografi. Setelah batang sampel sepanjang 80 mm diberi perlakuan panas dalam tungku peredam pada suhu 775 derajat ×1,5 jam WC+540 derajat ×8 jam AC, sampel horizontal dan vertikal dipotong pada D/4 lembar sampel dengan Gergaji pita semi-otomatis H-5550K Billet dikerjakan menjadi sampel uji kinerja mekanis sesuai dengan persyaratan standar, dan uji tarik kinerja mekanis pada suhu kamar dilakukan di atasnya, dan uji tarik dilakukan diukur pada mesin uji tarik CMT5205. Pada saat yang sama, pengujian non-destruktif ultrasonik kontak dilakukan pada batangan yang sudah jadi.
2. Hasil dan analisis
2.1. Analisis komposisi kimia ingot
Sesuai dengan persyaratan pengambilan sampel produk, sampel diambil di 9 titik pada bagian kepala memanjang, tengah, ekor, dan melintang permukaan ingot untuk mendeteksi kandungan unsur paduan utama di berbagai bagian. Hasil pengujian menunjukkan bahwa komposisi kimia ingot memenuhi persyaratan standar teknis terkait. Secara khusus, hasil pengujian kandungan unsur pengotor (C, N, O, H) pada bagian kepala dan ekor permukaan memanjang semuanya memenuhi persyaratan kisaran standar, yang menunjukkan bahwa ingot memiliki tingkat kemurnian yang tinggi.
Selama proses peleburan ingot yang dapat dikonsumsi secara vakum, terdapat unsur Fe yang rentan terhadap segregasi, dan komposisi atau segregasi yang tidak homogen dapat terjadi selama peleburan ingot. Menurut diagram fase paduan titanium dan teori pemadatan paduan, dalam kondisi pemadatan normal, elemen paduan dengan koefisien segregasi k lebih besar dari atau sama dengan 1 tidak rentan terhadap segregasi, kecuali elemen paduan dan paduan antara tidak cukup homogen selama peleburan. proses; koefisien segregasi k< 1 alloy elements, even if the alloy is uniform in the molten state, there is still a certain difference between the solid phase composition and the liquid phase composition at the same temperature during solidification, and the element content in the liquid phase is always higher than that in the solid phase, which leads to casting Ingots tend to segregate in the middle and head.
Secara keseluruhan, komposisi kimia unsur paduan utama dalam ingot paduan titanium Ti-1023 kelas 2 t terdistribusi secara merata dan kemurniannya baik, semuanya memenuhi persyaratan teknis ingot. Pengendalian proses dan aspek lainnya masuk akal dan layak.
2.2. Analisis Struktur Mikro dan Morfologi Batangan
Foto paduan titanium Ti-1023 dalam keadaan palsu (negara bagian R) yang dipotong dari kepala dan ekor batangan 160 mm untuk menimbulkan korosi pada permukaan.
Mengadopsi mesin tempa cepat 4500 ton dengan tekanan tonase besar, mengadopsi rute proses "tinggi-rendah-tinggi-rendah" untuk ingot penempaan multi-api, memecah butiran as-cast sepenuhnya, dan menggunakan penempaan terbalik untuk billet guna meningkatkan penetrasi penempaan billet properti, membuat struktur batang lebih seragam. Proses penempaan memanfaatkan karakteristik pemrosesan pertumbuhan butiran yang lambat ketika matriks paduan dekat dengan cepat menyelesaikan rekristalisasi, sehingga butiran logam berulang kali pecah, sub-butir bergabung dan tumbuh, dan proses migrasi batas butir, batangan akhir Struktur cenderung seragam, yang menjadi dasar yang baik untuk struktur seragam dan kinerja batang yang baik.
Potong sampel melintang dari berbagai daerah (tepi, D/4 dan inti) dari lembar sampel batang yang sesuai dengan posisi kepala ingot, amati keadaan R dan struktur mikronya setelah larutan padat dan perlakuan panas penuaan,
2.3. Hasil deteksi bar spot
Konstanta distribusi kesetimbangan unsur Fe dalam paduan titanium Ti{{0}} adalah 0,3 yang memiliki kecenderungan segregasi yang besar. Alasan utama terbentuknya bintik-bintik pada paduan titanium Ti-1023 adalah karena segregasi lokal dan pengayaan bahan paduan "Fe" menyebabkan suhu transformasi bagian ini turun dibandingkan dengan matriks, sehingga mengakibatkan pembentukan daerah kaya Fe yang tidak mengandung fasa primer atau memiliki kandungan fasa yang relatif jarang. Area, yaitu bintik-bintik, bintik-bintik dapat secara serius mempengaruhi plastisitas dan umur kelelahan siklus rendah dari paduan tersebut.
Komposisi Fe yang tidak merata dalam ingot paduan TB6 adalah faktor "bawaan" untuk pembentukan bintik-bintik, dan proses perlakuan panas dan perlakuan panas selanjutnya adalah faktor "didapat" yang mempengaruhi pembentukan bintik-bintik. Menurut proses perlakuan panas di GJB1538, 785 derajat ×1,5 jam WC+530 derajat ×8 jam AC dipilih untuk menyiapkan batang. Pengamatan pada batang menunjukkan bahwa tidak terdapat fenomena abnormal pada batang pada kenampakan makroskopis; sedangkan kandungan fase primer ekuivalen dalam struktur mikro adalah sekitar 15%, yang memenuhi persyaratan standar kandungan fase primer lebih dari 10% di GJB1538.
3 Kesimpulan
(1) Ingot paduan titanium yang dihasilkan melalui peleburan 0Titanium spons partikel kecil bermutu dan paduan master multi-elemen memiliki keseragaman komposisi yang baik, dan ingot tersebut memenuhi persyaratan standar.
(2) Ingot ditempa dengan beberapa api menggunakan proses "tinggi-rendah-tinggi-rendah" untuk menyiapkan batangan dengan struktur perbesaran tinggi, struktur perbesaran rendah, dan deteksi cacat ultrasonik yang memenuhi persyaratan standar GJB1538.
(3) Dengan mengadopsi proses perlakuan panas yang sesuai, kekuatan batang memiliki sedikit perbedaan pada arah horizontal dan vertikal, keseragaman setiap titik baik, dan sifat mekanik dapat memenuhi persyaratan standar GJB1538.
