Az öregedési hőmérséklet hatása a Ti-6AL-7Nb titánötvözetből készült kovácsolt rudakra

A Ti-6AL-7Nb titánötvözetet kiváló mechanikai tulajdonságainak, korrózióállóságának és biológiai kompatibilitásának köszönhetően széles körben használják a repülőgépiparban, az orvostudományban és a vegyiparban. Az öregedés fontos folyamat a Ti-6AL-7Nb ötvözet szilárdságának és keménységének javításában. Az öregedési hőmérséklet nagyban befolyásolja az ötvözet mikroszerkezetét és mechanikai tulajdonságait. Ez a tanulmány az öregedési hőmérséklet hatását vizsgálta a Ti-6AL-7Nb titánötvözetből készült kovácsolt rudak mikroszerkezetére és tulajdonságaira.

kísérleti eljárás
Öregedő daganatok: A Ti-6AL-7Nb titánötvözet magas hőmérsékletű öregedési kezelése után a szemcsék belsejében a kicsapódott fázis megváltozik, ami szemcsék növekedéséhez és a diszlokációs sűrűség növekedéséhez vezethet. Ezek a változások öregedő daganatokat okoznak, amelyek növelik az anyag merevségét és szilárdságát.
Szemcsenövekedés: A magas hőmérsékletű öregedés szemcsék növekedéséhez vezethet, ami hatással lehet az anyag mechanikai tulajdonságaira. A megnövekedett szemcsék az anyag mechanikai tulajdonságainak csökkenéséhez vezethetnek, de bizonyos esetekben növelhetik az anyag szilárdságát is.

Fázisátalakulás: A Ti-6AL-7Nb titánötvözet egyes kicsapódott fázisai magas hőmérsékleten történő öregedés során fázisátalakulást okozhatnak. Ez a fázisváltozás a kristályrács szerkezetének megváltozásához vezethet, ami befolyásolja az anyag tulajdonságait.
Korrózióállóság: A Ti-6AL-7Nb titánötvözet korrózióállóságát befolyásolhatja az öregedési hőmérséklet. Egyes öregedési kezelések megváltoztathatják az ötvözet egyes elemeinek eloszlását a szemcsehatárokon, ezáltal befolyásolva az ötvözet korrózióval szembeni ellenállását.
Hőstabilitás: A Ti-6AL-7Nb titánötvözet termikus stabilitását az öregedési hőmérséklet is befolyásolhatja. A megfelelő öregítési kezelés javíthatja az ötvözet stabilitását magas hőmérsékletű környezetben.
A Ti-6AL-7Nb ötvözetből készült rudakat 950 fokos hőmérsékleten kovácsolják, 60%-os redukcióval. A kovácsolt rudakat ezután három csoportra osztottuk, és 2 órán keresztül különböző, 500 fokos, 550 fokos és 600 fokos öregítési hőmérsékletnek vetettük alá. A minták mikroszerkezetét és mechanikai tulajdonságait optikai mikroszkóppal, röntgendiffrakciós és szakítóvizsgálattal jellemeztük.
Eredmények és vita
Az eredmények azt mutatják, hogy a Ti-6AL-7Nb ötvözet szerkezete kovácsolás után egyentengelyű fázisból és pelyhes + fázisból áll. Az öregedés után a fázisszemcsék eldurvulnak, és a pelyhes + fázis átalakul egyentengelyű fázissá. Minél magasabb az öregedési hőmérséklet, annál nyilvánvalóbb a -fázisú részecskék eldurvulása és a pelyhes + fázisok átalakulása. Ezen túlmenően az XRD analízis azt mutatja, hogy az öregedési hőmérséklet emelkedésével a (002) csúcs intenzitása csökken, a (200) csúcs intenzitása pedig nő, ami azt jelzi, hogy az öregedési hőmérséklet emelkedésével a fázis tartalma csökken és a fázis a hőmérséklettel növekszik.
A szakítóvizsgálatok azt mutatják, hogy az öregedési hőmérséklet növekedésével a minták végső szakítószilárdsága (UTS) és folyáshatára (YS) növekszik, míg a hajlékonyság csökken. A 600 fokos minta UTS és YS értéke elérte az 1370 MPa, illetve az 1260 MPa maximális értéket, ami 36%-kal, illetve 25%-kal volt magasabb, mint az 500 fokos mintában. Az öregedési hőmérséklet növekedésével azonban a nyúlás 12,5%-ról 4,3%-ra csökken, ami azt jelzi, hogy az ötvözet plaszticitása az öregedési hőmérséklet emelkedésével csökken.
Következtetésképpen
Összefoglalva, az öregedési hőmérséklet jelentős hatással van a Ti-6AL-7Nb titánötvözetből készült kovácsolt rudak szerkezetére és tulajdonságaira. Az öregedési hőmérséklet növekedése a -fázisú részecskék eldurvulását, a lamellás + fázis átalakulását, a -fázistartalom csökkenését, a -fázistartalom növekedését eredményezi. Ezenkívül az öregedési hőmérséklet növekedésével a minták UTS és YS értéke nő, míg a nyúlás csökken. A kutatási eredmények hasznos útmutatást adnak a Ti-6AL-7Nb titánötvözet öregedési folyamatának optimalizálásához.