Aloi titanium adalah bahan struktur teras dalam bidang seperti aeroangkasa dan implan perubatan, dan sifatnya sangat bergantung pada rawatan haba. Tidak seperti keluli, yang diperkukuh melalui transformasi fasa martensit, atau aloi aluminium, yang bergantung pada pemendakan fasa metastabil, kunci kepada rawatan penyelesaian dan penuaan aloi titanium terletak pada mengawal morfologi dan nisbah fasa dan; oleh itu, sistem proses yang mantap daripada logam lain tidak boleh digunakan secara langsung.
I. Prinsip Proses dan Evolusi Mikrostruktur
Intipati rawatan penyelesaian ialah proses transformasi fasa yang melibatkan resapan dan pelarutan menyeluruh unsur mengaloi: aloi dipanaskan kepada + dua-rantau fasa atau rantau-tunggal, menyebabkan fasa utama berubah menjadi fasa, membenarkan -unsur penstabil seperti V dan Mo larut sepenuhnya ke dalam matriks. Selepas menahan pada suhu untuk memastikan pengedaran seragam unsur-unsur, kaedah penyejukan pantas seperti pelindapkejutan air digunakan untuk mengekalkan fasa tepu tepu-suhu tinggi ke suhu bilik, menghasilkan larutan pepejal supertepu metastabil. Proses ini bukan sahaja menghapuskan tegasan dalaman dan pengerasan kerja yang dijana semasa pemprosesan sebelumnya tetapi juga mewujudkan asas mikrostruktur untuk pengerasan umur dan pemendakan berikutnya. Rawatan penuaan ialah langkah teras dalam meningkatkan prestasi: fasa metastabil yang diperoleh melalui rawatan larutan berada dalam keadaan termodinamik yang tidak stabil dan terurai secara spontan semasa-pegangan suhu sederhana, memendakan fasa sekunder skala nano secara seragam daripada matriks supertepu. Zarah-zarah yang tersebar halus ini secara berkesan menyematkan gerakan kehelan, meningkatkan kekuatan keseluruhan aloi dengan ketara tanpa kehilangan kemuluran yang ketara, dengan itu mencapai sifat mekanikal yang menggabungkan kedua-dua kekuatan dan kemuluran.
II. Parameter Proses Utama dan Kesannya
Suhu Rawatan Penyelesaian: Kunci untuk memilih suhu rawatan penyelesaian terletak pada pemadanan dengan tepat pada titik transformasi fasa aloi; parameter ini secara langsung menentukan mikrostruktur akhir pada suhu bilik. Apabila suhu rawatan penyelesaian ditetapkan dalam julat 30-60 darjah di bawah titik transformasi fasa, aloi mengekalkan bahagian tertentu fasa equiaxed primer. Selepas penyejukan, struktur mikro equiaxed atau dwi-diperolehi. Jenis struktur mikro ini mempamerkan sifat keplastikan dan keletihan yang sangat baik dan sesuai untuk komponen struktur dengan keperluan kebolehbentukan yang tinggi; Apabila suhu rawatan larutan dinaikkan di atas titik transformasi fasa, fasa primer dibubarkan sepenuhnya, menghasilkan struktur Widmanstätten lamellar apabila disejukkan. Struktur ini menawarkan keliatan patah yang unggul dan-rintangan rayapan suhu tinggi, tetapi keplastikan berkurangan dengan ketara. Dalam pengeluaran sebenar, turun naik dalam suhu rawatan larutan mesti dikawal ketat dalam ±5–10 darjah . Untuk setiap kenaikan suhu 50 darjah, kekuatan aloi lama boleh ditingkatkan kira-kira 5%; bagaimanapun, pemanjangan yang sepadan akan berkurangan secara serentak, secara langsung mengganggu keseimbangan yang telah ditetapkan antara kekuatan dan kemuluran.
Kadar Penyejukan: Masa yang diambil untuk memindahkan bahan kerja dari relau pemanasan ke medium pelindapkejutan mesti dikawal dalam masa 2–10 saat. Melebihi had masa ini akan menyebabkan pemendakan pramatang fasa semasa penyejukan, menjadikannya mustahil untuk mengekalkan fasa metastabil yang mencukupi dan mengakibatkan kehilangan umur-potensi pengerasan. Antara kaedah penyejukan arus perdana, pelindapkejutan air menawarkan kadar penyejukan terpantas dan memaksimumkan pengekalan larutan pepejal supertepu, tetapi ia terdedah kepada mendorong tegasan sisa dan ubah bentuk bahagian; Pelindapkejutan minyak menawarkan kadar penyejukan pertengahan, mengimbangi kebolehkerasan dengan keperluan ubah bentuk yang rendah; penyejukan udara adalah yang paling perlahan dan hanya sesuai untuk bahagian yang mempunyai-bahagian kecil dan keperluan tegasan sisa yang rendah.
Suhu dan Masa Penuaan: Ini secara langsung menentukan saiz dan taburan fasa kedua dan merupakan pemboleh ubah teras untuk mengawal keseimbangan-kekuatan-tinggi kepada-kemuluran. Pada suhu penuaan yang lebih rendah, kadar nukleasi fasa sekunder jauh melebihi kadar pertumbuhannya, menyebabkan saiz mendakan lebih kecil daripada 100 nm; aloi mempamerkan kekuatan yang sangat tinggi tetapi kemuluran yang agak rendah. Apabila suhu penuaan meningkat, resapan atom dipercepatkan, menyebabkan mendakan berkembang kepada kira-kira 200 nm; kekuatan aloi berkurangan sedikit, manakala kemuluran dan keliatan patah bertambah baik dengan ketara.
Masa penuaan mesti dikawal dalam julat yang munasabah: masa penuaan yang tidak mencukupi mengakibatkan pemendakan unsur yang tidak lengkap dan kesan pengukuhan yang lemah; masa penuaan yang berlebihan membawa kepada "penuaan-lebih", menyebabkan fasa halus terkumpul dan menjadi kasar, mengakibatkan penurunan kekuatan yang tidak dapat dipulihkan. Dalam pengeluaran sebenar, sisihan 10 darjah dalam suhu penuaan boleh menyebabkan kekuatan aloi turun naik sehingga 15%, memerlukan-kawalan suhu ketepatan tinggi untuk memastikan prestasi seragam merentas keseluruhan kumpulan bahagian.
Memproses Kajian Kes untuk Sistem Aloi Titanium Berbeza
GR5, aloi titanium dupleks + yang paling banyak digunakan, mengikut-proses penyelesaian penyelesaian dan penuaan yang mantap: memegang pada 900–950 darjah untuk tempoh yang dikira pada 1.5 minit setiap milimeter ketebalan bahagian; segera air-pelindapkejutan setelah selesai penahanan untuk mengunci struktur mikro supertepu; diikuti dengan rawatan penuaan selama 2–6 jam dalam julat 500–600 darjah. Aloi titanium GR5 yang dirawat dengan proses ini boleh mencapai kekuatan tegangan sehingga 1,100 MPa-peningkatan lebih daripada 30% berbanding dengan keadaan sepuhlindap-sambil mengekalkan kira-kira 10% pemanjangan. Jangka hayat keletihannya dilanjutkan 2 hingga 3 kali ganda berbanding dengan-keadaan yang diterima, menjadikannya digunakan secara meluas dalam bidang pengikat aeroangkasa dan implan ortopedik konvensional.
E-mel-:garychen3215@hotmail.com
Alamat: No.35, Baoti Rd, bandar Baoji, Wilayah Shaanxi, China
Hubungi: Encik Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mudah Alih/WhatsApp: +86 13092900605
