Επίδραση της θερμικής επεξεργασίας BASCA στη μικροδομή του κράματος τιτανίου TB18

Το κράμα τιτανίου έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής ειδικής αντοχής, της καλής αντοχής στη διάβρωση κ.λπ., και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία και τη ναυπηγική κ.λπ. Το κράμα τιτανίου TB18 είναι ένας νέος τύπος υποσταθερού κράματος τιτανίου που σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε από τις Ηνωμένες Πολιτείες Πανεπιστήμια και επιστημονικά ερευνητικά ιδρύματα των Εθνών για την ανάπτυξη των δομικών στοιχείων της αεροδιαστημικής της Κίνας τα τελευταία χρόνια. Σε σύγκριση με τα BT22, Ti-1023 και άλλα κράματα τιτανίου, το κράμα έχει καλύτερη σκληρυνσιμότητα και πιο εξαιρετική θερμική εργασιμότητα, καθώς η παραγωγή ράβδων μεγάλου μεγέθους μετά από αντοχή θερμικής επεξεργασίας άνω των 1300 MPa εξακολουθεί να έχει εξαιρετική σκληρότητα (KIC μεγαλύτερη από ή ίσο με 60 MPa-m1/2), ιδιαίτερα κατάλληλο για χρήση ως εξοπλισμός προσγείωσης αεροσκάφους, εγκάρσια δοκό και άλλα σημαντικά μέρη ρουλεμάν της αεροπορικής βιομηχανίας.
Με την ανάπτυξη των αεροδιαστημικών οχημάτων προς την υψηλή ταχύτητα, όχι μόνο απαιτείται να αυξηθεί το επίπεδο αντοχής των κραμάτων τιτανίου, αλλά και η σκληρότητα των κραμάτων τιτανίου έχει θέσει υψηλότερες απαιτήσεις, δηλαδή βελτιώνοντας την αντοχή των κραμάτων τιτανίου, την σκληρότητα πρέπει να διατηρηθεί σε υψηλό επίπεδο. Σε σύγκριση με τη θερμική επεξεργασία +, η θερμική επεξεργασία θα εμποδίσει την κίνηση της εξάρθρωσης λόγω της ύπαρξης ορίων κόκκων, έτσι ώστε το κράμα να ενισχυθεί. Ταυτόχρονα, λόγω της ύπαρξης μεγάλου αριθμού πεπλεγμένων ελασματοειδών συστάδων στην ενδοκρυσταλλική οργάνωση, οι ρωγμές μέσω αυτών των συστάδων θα αλλάξουν τον προσανατολισμό, με αποτέλεσμα οι διαδρομές ρωγμών να γίνονται ζιγκ-ζαγκ, να διακλαδίζονται περισσότερο, το συνολικό μήκος αυξάνεται, η εμφάνιση ρήξης απαιτεί περισσότερη ενέργεια, και έτσι το κράμα έχει υψηλότερη αντοχή στη θραύση. Ως εκ τούτου, η θερμική επεξεργασία μπορεί να κάνει το κράμα τιτανίου να έχει εξαιρετική αντοχή στη θραύση, ενώ αποκτά υψηλότερη αντοχή, που είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για να λυθεί η αντίφαση μεταξύ αντοχής και σκληρότητας του κράματος τιτανίου. Η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας αργής ψύξης (BASCA) στερεού διαλύματος είναι ένα είδος διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας για δομικά μέρη αεροδιαστημικής αεροδιαστημικής με λεπτό τοίχωμα κραμάτων τιτανίου υψηλής αντοχής για μείωση της ευαισθησίας σε ζημιές και για να αποκτήσουν υψηλή αντοχή και υψηλή σκληρότητα.
Για το σκοπό αυτό, διερευνήθηκε η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας BASCA στη μικροδομή και τις μηχανικές ιδιότητες του κράματος τιτανίου TB18, με σκοπό να παρασχεθεί μια βάση για την ανάπτυξη μιας κατάλληλης ενισχυτικής διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας.
(1) Ράβδος κράματος τιτανίου TB18 στην περιοχή φάσης του στερεού διαλύματος υπό συνθήκες αργής ψύξης, φάση στα όρια των κόκκων και ενδοκρυσταλλική καθίζηση, η ενδοκρυσταλλική φάση είναι ένα σημείο ή κοντή βελόνα, η φάση ορίου κόκκων είναι βασικά λεπτή μεμβράνη ενσωματωμένη σε τα όρια των κόκκων. Ο ρυθμός ψύξης έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στη φάση στο όριο των κόκκων, όταν ο ρυθμός ψύξης είναι 1 βαθμός / λεπτό, η φάση στο όριο των κόκκων με μια ασυνεχή κατακρήμνιση που μοιάζει με φακό στο όριο κόκκων, σχηματίζοντας μια οργάνωση "κολιέ". Καθώς ο ρυθμός ψύξης μειώνεται, η κατακρήμνιση της οριακής φάσης των κόκκων είναι ολοένα και περισσότερο και συνδέεται μεταξύ τους στο σύνολό της και βαθμιαία χονδροποιείται σε ένα συνεχές κυματοειδές.
(2) Η ράβδος κράματος τιτανίου TB18 έχει καλή επίδραση ενίσχυσης γήρανσης, η επεξεργασία γήρανσης με στερεό διάλυμα μπορεί να βελτιώσει την αντοχή του 400-500MPa. Η αργή ψύξη του σχηματισμού της οριακής φάσης κόκκων είναι δυσμενής για την πλαστικότητα του κράματος, τη σκληρότητα. Με την επιβράδυνση του ρυθμού ψύξης, η πλαστικότητα και η σκληρότητα του κράματος μειώνονται, ιδιαίτερα η αντοχή στη θραύση μειώνεται σημαντικά από 86.9MPa-m1/2 μετά την ψύξη με αέρα σε 57,8MPa-m1/2 κάτω από συνθήκη αργής ψύξης σε 0,25 μοίρες /λεπτό, γεγονός που υποδηλώνει ότι η αντοχή στη θραύση του κράματος έχει υψηλή ευαισθησία στην οριακή φάση των κόκκων.
(3) Η χρήση της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας BASCA επιτρέπει στο κράμα τιτανίου TB18 να αποκτήσει εξαιρετική συνολική απόδοση με επιμήκυνση 8% και αντοχή στη θραύση μεγαλύτερη από 80 MPa-m1/2 σε επίπεδο αντοχής σε εφελκυσμό κοντά στο 1300 MPa.