تأثير عملية البثق الساخن على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية لأنبوب سبائك التيتانيوم TA15

التركيب الكيميائي الاسمي لسبائك التيتانيوم TA15 هو Ti-6.5AI-2Zr-1Mo-1V. وهي عبارة عن سبيكة تيتانيوم ألفا تم تطويرها بنجاح بواسطة الاتحاد السوفييتي السابق في منتصف القرن العشرين. اسم العلامة التجارية هو BT20. تُستخدم هذه السبيكة حاليًا باعتبارها سبيكة تيتانيوم نموذجية قريبة من ألفا تتميز بخاصيتين. درجة حرارة الغرفة المتوسطة والقوة وقوة درجة الحرارة العالية لسبائك التيتانيوم الطورية أعلى من سبائك Ti-6AL-4V، مع ثبات حراري جيد وأداء لحام وقوة محددة أعلى ومقاومة الزحف والتآكل مقاومة. يمكن استخدامه لمدة تصل إلى 3000 ساعة في بيئة أقل من 5500 درجة. نظرًا لقابلية المعالجة الجيدة، يتم تصنيعها على نطاق واسع في الألواح، والقضبان، والمطروقات، والمطروقات، والأنابيب، والملامح وغيرها من المنتجات. يتم استخدامه على نطاق واسع في الأجزاء الهيكلية عالية الأداء في مجال الطيران، لذلك تتمتع سبيكة TA15 بخصائص جيدة لدرجة حرارة الغرفة ويجب أن تتمتع أيضًا بخصائص جيدة لدرجة الحرارة العالية. في هذا البحث، تمت دراسة الخواص الميكانيكية لفراغات الأنابيب المبثوقة من سبائك التيتانيوم φ170mm×30nn×LTA15 والتي تم تشكيلها بواسطة تقنيات البثق الساخن المختلفة والمعالجة عند درجات حرارة مختلفة. يتم إجراء التحليل وأبحاث البنية المجهرية لتحليل تأثير عمليات البثق الساخنة المختلفة والهيكل الفارغ للأنبوب المشكل على خواصه الميكانيكية.

توفير الأساس النظري لعملية إنتاج فراغات أنابيب سبائك التيتانيوم TA15.

1. المواد والأساليب التجريبية

(1) المواد التجريبية إن سبيكة TA15 المستخدمة في التجربة هي إسفنجة Ti من الدرجة الأولى، وأسلاك AI نقية صناعية ورقائق الزركونيوم، وسبائك الألومنيوم والفاناديوم الرئيسية كمواد خام. يتم تنفيذه في فرن القوس الكهربائي القابل للاستهلاك ثلاث مرات. مواصفات السبائك هي φ700mm×L. الجدول 1 هو التركيب الكيميائي للسبائك.

(2) طريقة التجربة

لقد تم تشكيل البليت 6 مرات على مكبس هيدروليكي 3150t، وكانت مواصفات المنتج النهائي φ220×650mm. لقد تم بثقها على مكبس هيدروليكي 315 طن. وكانت درجات حرارة البثق 950 درجة و1050 درجة، وكان وقت الانتظار 60 دقيقة. مواصفات الأنبوب الفارغ النهائي هي: φ170mm×30mm×L. استخدم فرن مقاومة لـ 750 درجة / 2 ساعة، ومعالجة إرجاع التيار المتردد، واستخدم آلة EDM سلكية لقطع العينات المعدنية والشد من أنبوب السبائك الفارغ، واستخدم HFHN03:H20 للتآكل 1:3:10 لتحليل البنية المجهرية، واستخدم OLYMPUSPMG3 راقب باستخدام المجهر الميتالوجرافي، ويتم إجراء عينات الشد في درجة الحرارة وفقًا لـ GB/T228.1-2010. يتم إجراء عينات الشد ذات درجة الحرارة العالية وفقًا لـ GB/T4338-2006. وكانت درجات حرارة اختبار الشد 25 درجة، 100 درجة، 200 درجة، 300 درجة، 400 درجة و 500 درجة على التوالي. تم إجراء اختبار الشد على آلة الشد TC-12-031.

2. النتائج والتحليل

(1) تحليل البنية المجهرية في درجات حرارة البثق الساخنة المختلفة

يوضح الشكل 1 الهيكل الظاهري لأنبوب سبيكة TA15 φ17mm×30mm×L تحت درجات حرارة البثق الساخنة المختلفة. درجة حرارة التسخين 950 درجة في الجزء العلوي من المنطقة ذات المرحلتين، ومدة الاحتفاظ هي 60 دقيقة. الأنسجة التي تم الحصول عليها بعد البثق متساوي القياس. يمكن اعتبار الهيكل + ثنائي الطور هيكلًا ذو حالتين، بمتوسط ​​14.5 ميكرومتر حتى الآن. في بنية التحويل، يتم توزيع الشرائح في شكل متداخل أو متجمع. سمك الشرائح حوالي 35 ميكرومتر. درجة حرارة التسخين هي 1050 درجة، والتي تنتمي إلى المرحلة. في منطقة المعالجة، وقت الانتظار هو 60 دقيقة. الهيكل الذي تم الحصول عليه بعد البثق هو هيكل معالج، وهو هيكل صفائحي. يبلغ حجم الحبوب الأولية حوالي 445 ميكرومتر، ويبلغ عرض الطور عند حدود الحبوب حوالي 1.5 ميكرومتر، ويبلغ سمك الصفائح الموزعة على الحبوب 2.5 ميكرومتر، ويبدو أن الطور المحلي يبلغ عرضه حوالي 60 ميكرومتر. يتم تجميع الأشكال وترتيبها جنبًا إلى جنب في نفس الاتجاه.

(2) تحليل أداء درجات الحرارة العالية عند درجات حرارة البثق الساخنة المختلفة

كما هو موضح في الشكل، فهي الخواص الميكانيكية ذات درجة الحرارة العالية لأنبوب φ17mm×30mm×L من سبيكة TA15 تحت ظروف درجة حرارة البثق الساخنة المختلفة. كما يمكن رؤيته في الشكل 2، يتم الحصول على الخواص الميكانيكية لدرجة حرارة الغرفة لأنابيب السبائك TA15 عن طريق البثق عند 950 درجة، مع قوة شد تبلغ 980MPa واستطالة تبلغ 12.5%. بمقارنة الشكل أعلاه، يتم الحصول على هيكل الدولتين عن طريق البثق عند 950 درجة. درجة حرارة الغرفة وخواصها الميكانيكية ذات درجة الحرارة العالية أقل من تلك الخاصة بالهيكل الصفائحي الذي تم الحصول عليه عن طريق البثق عند 1050 درجة. كما يتبين من الشكل 2، مع زيادة درجة الحرارة التجريبية، تظهر قوة الشد وقوة الخضوع لحالتي الأنسجة اتجاهًا هبوطيًا واضحًا. تظهر المقارنة أن منحنى الشد ذو درجة الحرارة العالية للأنبوب المبثوق من سبائك التيتانيوم TA15 مع هيكل الحالة المزدوجة يكون أكثر انحدارًا، في حين أن الهيكل الصفائحي لطيف نسبيًا. لقد أظهر أن البثق في منطقة الطور له خواص ميكانيكية أعلى عند درجات الحرارة العالية.

عرض الاستنتاج

إن هيكل أنبوب سبائك التيتانيوم TA15 الذي تم الحصول عليه عند درجات حرارة البثق المختلفة له تأثير كبير على خواصه الميكانيكية ذات درجة الحرارة العالية. تعد الخواص الميكانيكية ذات درجة الحرارة العالية للهيكل الصفائحي لأنابيب السبائك TA15 المبثوقة في منطقة الطور التجريبي أعلى من تلك الخاصة بالهيكل ثنائي المرحلتين.

المراجع: شا إيكسو، لي شينغ وو، تشو جونبينج. التلدين العادي لسبائك التيتانيوم TA15.

المعادن النادرة 200327213-215 Cao Jingxia، Fang Bo، Huang Xu، إلخ.

تأثير البنية المجهرية على الخواص الميكانيكية لسبائك التيتانيوم TA15.

المعادن النادرة 200428:362-364 Wang Bin، Guo Hongzhen، Yao Zekun، إلخ. تأثير معلمات الضغط الساخن على إجهاد التدفق والبنية المجهرية لسبيكة TA15.

Forging Technology 2006;106-109 Zhang Jingyu، Yang Yanqing، Chen Yan، وآخرون.

تأثير التلدين على هيكل وخصائص سبائك التيتانيوم TA15.

المعالجة الحرارية للمعادن 200328:46-48