تاثیر فرآیند اکستروژن گرم بر ریزساختار و خواص مکانیکی لوله آلیاژ تیتانیوم TA15

ترکیب شیمیایی اسمی آلیاژ تیتانیوم TA15 Ti{1}}.5AI-2Zr-1Mo-1V است. این یک آلیاژ آلفا تیتانیوم است که با موفقیت توسط اتحاد جماهیر شوروی سابق در اواسط-1960 ساخته شد. نام تجاری BT20 است. این آلیاژ در حال حاضر به عنوان یک آلیاژ تیتانیوم تقریبا آلفا معمولی با دو ویژگی استفاده می شود. دمای متوسط ​​اتاق، استحکام و استحکام دمای بالا آلیاژ تیتانیوم فاز بالاتر از آلیاژ Ti-6AL-4V است، با پایداری حرارتی و عملکرد جوشکاری خوب، استحکام ویژه بالاتر، مقاومت در برابر خزش و خوردگی مقاومت. تا 3000 ساعت در محیط زیر 5500 درجه قابل استفاده است. به دلیل قابلیت پردازش خوب، به طور گسترده ای به صفحات، میله ها، آهنگرها، فورجینگ های قالب، لوله ها، پروفیل ها و سایر محصولات ساخته می شود. این به طور گسترده ای در قطعات ساختاری با کارایی بالا در زمینه هوافضا استفاده می شود، بنابراین آلیاژ TA15 دارای خواص دمای اتاق خوب است و همچنین باید دارای خواص دمای بالا باشد. در این مقاله، خواص مکانیکی لوله‌های اکسترود شده با آلیاژ تیتانیوم φ170mm×30nn×LTA15 که با روش‌های مختلف اکستروژن گرم و پردازش در دماهای مختلف تشکیل شده‌اند، مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل و تحقیقات ریزساختاری برای تجزیه و تحلیل تاثیر فرآیندهای مختلف اکستروژن داغ و ساختار خالی لوله تشکیل شده بر خواص مکانیکی آن انجام می‌شود.

یک مبنای نظری برای فرآیند تولید لوله های آلیاژ تیتانیوم TA15 ارائه دهید.

1.مواد و روشهای آزمایشی

(1) مواد آزمایشی آلیاژ TA15 مورد استفاده در آزمایش، اسفنج درجه یک Ti، سیم صنعتی خالص هوش مصنوعی و تراشه‌های زیرکونیوم، و آلیاژ اصلی آلومینیوم-وانادیوم به عنوان مواد خام است. این در یک کوره قوس الکتریکی سه بار مصرفی با خلاء انجام می شود. مشخصات شمش φ700mm×L است. جدول 1 ترکیب شیمیایی آلیاژ است.

（2）روش آزمایشی

بیلت 6 بار بر روی یک پرس هیدرولیک 3150 تن آهنگری شد و مشخصات محصول نهایی φ220×650 میلی متر بود. بر روی یک پرس هیدرولیک 315 تن اکسترود شد. دمای اکستروژن 950 درجه و 1050 درجه و زمان نگهداری 60 دقیقه بود. مشخصات لوله خالی به پایان رسید: φ170mm×30mm×L. از کوره مقاومتی برای 750 درجه / 2 ساعت، پردازش برگشت AC استفاده کنید، از یک دستگاه سیم EDM برای برش نمونه های متالوگرافی و کششی از لوله آلیاژی استفاده کنید، و از HFHN03:H20 برای خوردگی 1:3:10 برای تجزیه و تحلیل ریزساختار استفاده کنید، و از OLYMPUSPMG3 استفاده کنید. مشاهده با میکروسکوپ متالوگرافیک، و نمونه‌های کششی دمایی مطابق با GB/T228 انجام می‌شوند.{19}}. نمونه‌های کششی با دمای بالا مطابق با GB/T{20}} انجام می‌شوند. دمای آزمایش کشش به ترتیب 25 درجه، 100 درجه، 200 درجه، 300 درجه، 400 درجه و 500 درجه بود. آزمایش کشش بر روی یک ماشین کششی TC-12-031 انجام شد.

2. نتایج و تجزیه و تحلیل

(1) تجزیه و تحلیل ریزساختار در دماهای مختلف اکستروژن داغ

شکل 1 ساختار ظاهری لوله آلیاژ TA15 φ17mm×30mm×L را تحت دماهای مختلف اکستروژن داغ نشان می دهد. دمای گرمایش 950 درجه در قسمت بالایی زون دو فاز و زمان نگهداری 60 دقیقه می باشد. بافت به دست آمده پس از اکستروژن ایزومتریک است. سازه + دو فاز را می توان یک سازه دو حالته با میانگین 14.5 میکرومتر تاکنون در نظر گرفت. در ساختار تبدیل، لت ها به شکل در هم آمیخته یا خوشه ای توزیع می شوند. ضخامت لت ها حدود 35 میکرومتر است. دمای گرمایش 1050 درجه است که متعلق به فاز است. در منطقه پردازش، زمان نگهداری 60 دقیقه است. سازه ای که پس از اکستروژن به دست می آید یک سازه فرآوری شده است که یک ساختار لایه ای است. اندازه دانه های اولیه حدود 445 میکرومتر است، عرض فاز در مرز دانه حدود 1.5 میکرومتر است، و ضخامت لاملاهای توزیع شده روی دانه ها 2.5 میکرومتر است و به نظر می رسد فاز موضعی حدود 60 میکرومتر عرض دارد. شکل ها به صورت خوشه ای و در کنار هم در یک راستا چیده شده اند.

(2) تجزیه و تحلیل عملکرد دمای بالا در دماهای مختلف اکستروژن داغ

همانطور که در شکل نشان داده شده است، این خواص مکانیکی دمای بالا لوله آلیاژ TA15 φ17mm×30mm×L تحت شرایط مختلف دمای اکستروژن داغ است. همانطور که در شکل 2 مشاهده می شود، خواص مکانیکی لوله آلیاژی TA15 در دمای اتاق با اکستروژن در 950 درجه، با استحکام کششی 980 مگاپاسکال و کشیدگی 12.5٪ به دست می آید. با مقایسه شکل بالا، ساختار دو حالته با اکستروژن در 950 درجه به دست می آید. دمای اتاق و خواص مکانیکی دمای بالا آن کمتر از ساختار لایه ای است که با اکستروژن در 1050 درجه به دست می آید. همانطور که از شکل 2 مشاهده می شود، با افزایش دمای آزمایشی، استحکام کششی و استحکام تسلیم دو حالت بافت روند نزولی آشکاری را نشان می دهد. مقایسه نشان می‌دهد که منحنی کششی با دمای بالا لوله اکسترود شده با آلیاژ تیتانیوم TA15 با ساختار دوگانه تندتر است، در حالی که ساختار لایه‌ای نسبتاً ملایم است. این نشان می دهد که اکستروژن در ناحیه فاز دارای خواص مکانیکی با دمای بالا است.

نمایش نتیجه گیری

ساختار لوله آلیاژ تیتانیوم TA15 به دست آمده در دماهای مختلف اکستروژن تأثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی آن در دمای بالا دارد. خواص مکانیکی دمای بالا ساختار لایه ای لوله آلیاژی TA15 اکسترود شده در ناحیه فاز بتا بیشتر از ساختار دو فازی دو حالته است.

منابع: Sha Aixue، Li Xingwu، Chu Junpeng. آنیل معمولی آلیاژ تیتانیوم TA15.

فلزات کمیاب 200327213-215 کائو جینگشیا، فانگ بو، هوانگ زو و غیره.

تأثیر ریزساختار بر خواص مکانیکی آلیاژ تیتانیوم TA15.

Rare Metals 200428:362-364 Wang Bin، Guo Hongzhen، Yao Zekun، و غیره. تأثیر پارامترهای پرس گرم بر تنش جریان و ریزساختار آلیاژ TA15.

فناوری فورج 2006؛ 106-109 Zhang Jingyu، Yang Yanqing، Chen Yan، و همکاران.

تاثیر آنیل بر ساختار و خواص آلیاژ تیتانیوم TA15.

فلز گرما درمان 200328٪ 3a٪ 7b٪ 7b1٪ 7d٪ 7d