Mechanické vlastnosti výkovkov z titánovej zliatiny TC11
Mechanické vlastnosti výkovkov z titánovej zliatiny TC11
Vplyv mikroštruktúry na mechanické vlastnosti výkovkov z titánovej zliatiny TC11
Titánová zliatina TC11 patrí medzi tepelne odolnú titánovú zliatinu martenzitického plus typu a jej nominálne zloženie je Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. Má vysokú pevnosť, dobrý výkon pri stredných teplotách, dobrú odolnosť proti korózii a odolnosť proti únave. Má výhody vysokej pevnosti a dá sa spevniť tepelným spracovaním. Je hlavným materiálom na výrobu leteckých motorov, kotúčov a lopatiek vysokotlakových kompresorov a používa sa aj na výrobu dôležitých komponentov nesúcich tlak v lietadlách. Vnútorná štruktúra zliatiny určuje jej konečný výkon a primeraná kombinácia štruktúry a morfológie môže výrazne zlepšiť mechanické vlastnosti materiálu. V tomto článku sa získali rôzne mikroštruktúry vlákien navrhovaním rôznych procesov tepelného spracovania a tepelného spracovania a študoval sa a analyzoval vplyv mikroštruktúry na ťahové vlastnosti výkovkov TC11 pri izbovej teplote.
1. Testovacie materiály a metódy
Materiál použitý v teste je tyč z titánovej zliatiny TC11 a bod transformácie je 1005 stupňov -1010 stupňov. Suroviny použité v teste sa pripravujú rôznymi procesmi tepelného spracovania alebo tepelného spracovania, aby sa získali rôzne mikroštruktúry. Ukazuje, že korozívne činidlo použité v metalografickej štruktúre je 10 percent HF plus 30 percent HNO3 plus 70 percent H2O. A pomocou softvéru Image-ProPlus kvantitatívne charakterizujte obsah primárnej fázy: potom otestujte ťahové vlastnosti pri izbovej teplote. Test sa uskutočnil na stroji na testovanie materiálu typu 1185.
2. Výsledky testov a diskusia
2.1 Vplyv na mechanické vlastnosti TC11
postava 1ukazuje žíhanú mikroštruktúru TC11 s rôznymi rovnoosými obsahmi. Obsah primárnej fázy bol kvantitatívne charakterizovaný pomocou softvéru Image-ProPlus. Obsahy rovnoosých fáz boli 44 percent, 39 percent, 32 percent a 40 percent v poradí. Z obrázku 1 je možné vidieť, že obsah primárnych fáz H1, H2 a H3 vykazuje klesajúci trend; obsah rovnoosovej fázy H4 je približne rovnaký ako obsah H2, ale jej veľkosť a distribúcia sú odlišné. Veľkosť zŕn vo vzorke H2 je jednotná, zatiaľ čo vzorka H4 má zjavnú "štruktúru dvojitého uloženia" a existujú dve úrovne veľkosti rovnoosých zŕn.
Obrázok 2ukazuje zodpovedajúci vzťah medzi skleníkovými ťahovými vlastnosťami a obsahom rovnoosovej fázy troch titánových výkovkov TC11 H1, H2 a H3. Z obrázku 2 je vidieť, že s nárastom obsahu rovnoosej fázy sa pevnosť materiálu znižuje a plasticita mierne stúpa. Je to preto, že s nárastom obsahu rovnoosej fázy v materiáli klesá obsah -transformantu, čo má za následok zníženie obsahu / fázového rozhrania, čo oslabuje kolíkový efekt dislokácií, znižuje pevnosť materiálu, a zlepšuje plasticitu materiálu. ; Okrem toho so zvýšením obsahu rovnoosovej fázy sa zintenzívňuje distribučný účinok legujúcich prvkov vo vnútri materiálu, čo znamená, že v tomto čase klesá obsah Al v plechu v -transformátore, čo má za následok zníženie pevnosti -transformátor, čo následne vedie k zvýšeniu celkovej pevnosti. klesá, zatiaľ čo plasticita materiálu nie je ovplyvnená poddajným správaním, závisí najmä od veľkosti -zhlukov. Preto je vplyv distribúcie legujúcich prvkov na plasticitu veľmi malý; nakoniec, so zvýšením obsahu rovnoosovej fázy sa zvyšuje deformačná kompatibilita materiálu, čo vedie k miernemu zvýšeniu plasticity. Kombinovaný účinok týchto troch vedie k zníženiu pevnosti materiálu a miernemu zvýšeniu plasticity so zvýšením obsahu rovnoosovej fázy.
stôl 1ukazuje porovnanie ťahových vlastností H2 a H4 pri izbovej teplote. Z tabuľky 1 je možné vidieť, že medza klzu a predĺženie vzorky H4 sú výrazne lepšie ako medza klzu vzorky H2 a pevnosť v ťahu a plošné zmrštenie sú v podstate rovnaké. Z mikroštruktúrnej analýzy je možné vidieť, že priemerná veľkosť zrna vzorky H4 je menšia ako veľkosť zrna vzorky H2. Podľa Hall-Petchovho vzorca: možno vidieť, že čím menšia je priemerná veľkosť zrna, tým vyššia je medza klzu materiálu. V tomto čase sa totiž zvyšuje počet hraníc zŕn, čo má za následok zvýšenie odporu pohybu dislokácie, čo zvyšuje deformačný odpor kovu; na druhej strane zníženie priemernej veľkosti zŕn znamená, že počet zŕn sa zvyšuje, čo má za následok plastickú deformáciu materiálu Môže sa rozptýliť do viacerých zŕn, čím sa zvyšuje deformačná koordinácia materiálu, čo má za následok zvýšenie predĺženie.
2.2 Vplyv sekundárnej lamely na mechanické vlastnosti TC11
Na obrázku 3 sú H5 a H6 mikroštruktúry po ochladení rôznymi chladiacimi médiami pri rovnakej teplote žíhania. Kvantitatívna charakterizácia obsahu primárnej fázy softvérom Image-ProPlus ukazuje, že obsah fázy je približne rovnaký, približne 30 percent, a veľkosť manažéra je približne 14,8 um. Z obrázku 3 je možné vidieť, že vzorky H5 a H6 majú zjavnú -fázovú morfológiu v sekundárnych lamelách. Fáza sekundárnych lamiel vo vzorke H5 je v tvare krátkej tyčinky s menším pomerom strán; sekundárne lamely vo vzorke H6 sú jemného ihličkovitého tvaru a pomer strán je vyšší ako u vzorky H5.
Tabuľka 2 ukazuje porovnanie ťahových vlastností H6 a H5 pri teplote miestnosti. Z tabuľky 2 je možné vidieť, že pevnosť vzorky H6 je výrazne lepšia ako pevnosť vzorky H5, ale jej predĺženie a zmrštenie plochy sú mierne znížené.
V prípade určitého obsahu je zodpovedajúcim spôsobom stanovený aj podiel -transformátoru. Geometricky povedané, sférický povrch je najmenší pre rovnaký objem. Pretože list vo vnútri transformátora je viac oddelený od rovnoosého tvaru, to znamená, že čím väčší je pomer strán, tým vyšší je pomer plochy povrchu a tým väčšie je fázové rozhranie. Efekt prichytenia fázového rozhrania na dislokácie obmedzuje sklz dislokácií vo vnútri zŕn, čo vedie k zvýšeniu odporu dislokácií pri ich pohybe, čo zvyšuje deformačný odpor kovu, čím sa zvyšuje pevnosť materiálu a znižuje sa jeho plasticita.
3. Záver
(1) S nárastom obsahu fázy sa pevnosť materiálu znižuje a plasticita sa mierne zvyšuje; zníženie priemernej veľkosti zŕn rovnoosovej fázy je prospešné na zlepšenie silnej plasticity materiálu.
(2) S nárastom pomeru strán fázy sekundárnych lamiel sa zvyšuje pevnosť materiálu a znižuje sa plasticita.
