Proprietățile mecanice ale pieselor forjate din aliaj de titan TC11

Proprietățile mecanice ale pieselor forjate din aliaj de titan TC11

Efectul microstructurii asupra proprietăților mecanice ale pieselor forjate din aliaj de titan TC11

Aliajul de titan TC11 aparține aliajului de titan de tip martensitic plus rezistent la căldură, iar compoziția sa nominală este Ti-6.5Al-3.5Mo{-1.5Zr{-0.3Si. Are rezistență ridicată, performanță bună la temperatură medie, rezistență bună la coroziune și rezistență la oboseală. Are avantajele rezistenței ridicate și poate fi consolidată prin tratament termic. Este principalul material pentru fabricarea motoarelor aeriene, a discurilor și a paletelor compresoarelor de înaltă presiune și este, de asemenea, utilizat pentru fabricarea de componente importante care poartă presiunea pe aeronave. Structura internă a aliajului determină performanța sa finală, iar o combinație rezonabilă de structură și morfologie poate îmbunătăți considerabil proprietățile mecanice ale materialului. În această lucrare, s-au obținut diferite microstructuri de fibre prin proiectarea diferitelor procese de prelucrare termică și tratament termic, iar efectul microstructurii asupra proprietăților de tracțiune la temperatura camerei ale forjarilor TC11 a fost studiat și analizat.

1. Materiale și metode de testare

Materialul folosit în test este bara din aliaj de titan TC11, iar punctul de transformare este de 1005 grade -1010 grade . Materiile prime utilizate în test sunt preparate prin diferite procese de prelucrare termică sau tratament termic pentru a obține diferite microstructuri. Acesta arată că agentul corosiv utilizat în structura metalografică este 10% HF plus 30% HNO3 plus 70% H2O. Și utilizați software-ul Image-ProPlus pentru a caracteriza cantitativ conținutul fazei primare: apoi testați proprietățile de tracțiune la temperatura camerei. Testul a fost efectuat pe mașina de testare a materialelor de tip 1185.

2. Rezultatele testelor și discuții

2.1 Influența asupra proprietăților mecanice ale TC11

figura 1prezintă microstructura recoaptă a TC11 cu conținut echiaxial diferit. Conținutul fazei primare a fost caracterizat cantitativ prin software-ul Image-ProPlus. Conținuturile fazei echiaxiale au fost 44 la sută, 39 la sută, 32 la sută și 40 la sută în secvență. Din figura 1 se poate observa că conținutul fazelor primare H1, H2 și H3 prezintă o tendință de scădere; conținutul fazei echiaxiale H4 este aproximativ același cu cel al fazei H2, dar dimensiunea și distribuția sa sunt diferite. Dimensiunea granulelor din interiorul probei H2 este uniformă, în timp ce proba H4 are o „structură dublă-set” evidentă și există două niveluri de mărime de boabe echiaxiale.

Figura 2arată relația corespunzătoare dintre proprietățile de tracțiune în seră și conținutul de fază echiaxială a trei forjate de titan TC11 H1, H2 și H3. Din figura 2 se poate observa că odată cu creșterea conținutului de fază echiaxială, rezistența materialului scade și plasticitatea crește ușor. Acest lucru se datorează faptului că odată cu creșterea conținutului de fază echiaxială din material, conținutul de -transformant scade, rezultând o scădere a conținutului interfeței / fază, ceea ce slăbește efectul de fixare al dislocațiilor, reduce rezistența materialului, și îmbunătățește plasticitatea materialului. ; În plus, odată cu creșterea conținutului de fază echiaxială, efectul de distribuție al elementelor de aliere în interiorul materialului se intensifică, ceea ce înseamnă că conținutul de Al al foii din transformator scade în acest moment, rezultând o scădere a rezistenței -transformator, care la rândul său duce la o creștere a rezistenței generale. scade, în timp ce plasticitatea materialului nu este afectată de comportamentul la cedare, aceasta depinde în principal de mărimea clusterelor. Prin urmare, efectul distribuției elementelor de aliere asupra plasticității este foarte mic; în cele din urmă, odată cu creșterea conținutului de fază echiaxială, compatibilitatea cu deformarea materialului crește, rezultând o ușoară creștere a plasticității. Efectul combinat al acestor trei are ca rezultat o scădere a rezistenței materialului și o ușoară creștere a plasticității cu o creștere a conținutului de fază echiaxială.

tabelul 1arată compararea proprietăților de tracțiune la temperatura camerei ale H2 și H4. Se poate observa din Tabelul 1 că rezistența la curgere și alungirea probei H4 sunt semnificativ mai bune decât cele ale H2, iar rezistența la tracțiune și contracția suprafeței sunt practic aceleași. Din analiza microstructurii se poate observa că dimensiunea medie a granulelor a probei H4 este mai mică decât cea a probei H2. Conform formulei Hall-Petch: se poate observa că cu cât dimensiunea medie a granulelor este mai mică, cu atât rezistența la curgere a materialului este mai mare. Acest lucru se datorează faptului că numărul granițelor crește în acest moment, rezultând o creștere a rezistenței la mișcarea de dislocare, ceea ce crește rezistența la deformare a metalului; pe de altă parte, scăderea mărimii medii a granulelor înseamnă că numărul de boabe crește, rezultând deformarea plastică a materialului Acesta poate fi dispersat în mai multe boabe, astfel încât coordonarea deformării materialului crește, rezultând o creștere a elongaţie.

2.2 Efectul lamelelor secundare asupra proprietăților mecanice ale TC11

În Figura 3, H5 și H6 sunt microstructurile după ce au fost răcite de diferite medii de răcire la aceeași temperatură de recoacere. Caracterizarea cantitativă a conținutului fazei primare de către software-ul Image-ProPlus arată că conținutul fazei este aproximativ același, aproximativ 30%, iar dimensiunea managerului este de aproximativ 14,8um. Din figura 3 se poate observa că probele H5 și H6 au o morfologie evidentă în fază în lamelele secundare. Faza lamelelor secundare din proba H5 este în formă de tijă scurtă, cu un raport de aspect mai mic; lamelele secundare din proba H6 sunt sub formă de ac fin, iar raportul de aspect este mai mare decât cel al probei H5.

Tabelul 2 arată compararea proprietăților de tracțiune la temperatura camerei ale H6 și H5. Din Tabelul 2 se poate observa că rezistența probei H6 este semnificativ mai bună decât cea a probei H5, dar alungirea și contracția ariei sale sunt ușor scăzute.

În cazul unui anumit conținut, proporția de -transformator este și ea fixată corespunzător. Geometric vorbind, aria suprafeței sferice este cea mai mică pentru același volum. Pe măsură ce foaia din interiorul transformatorului este mai detașată de forma echiaxială, adică cu cât raportul de aspect este mai mare, cu atât raportul suprafeței este mai mare și cu atât interfața de fază este mai mare. Efectul de fixare al interfeței de fază asupra dislocațiilor limitează alunecarea dislocațiilor în interiorul boabelor, rezultând o creștere a rezistenței dislocațiilor atunci când se mișcă, ceea ce crește rezistența la deformare a metalului, crescând astfel rezistența materialului și scăzându-i. plasticitate.

3. Concluzie

(1) Odată cu creșterea conținutului de fază, rezistența materialului scade și plasticitatea crește ușor; scăderea mărimii medii a granulelor fazei echiaxiale este benefică pentru îmbunătățirea plasticității puternice a materialului.

(2) Odată cu creșterea raportului de aspect al fazei lamelelor secundare, rezistența materialului crește și plasticitatea scade.