Mehanička svojstva otkovaka od legure titanijuma TC11
Mehanička svojstva otkovaka od legure titanijuma TC11
Utjecaj mikrostrukture na mehanička svojstva otkovaka od legure titana TC11
TC11 legura titana pripada legura titanijuma martenzit plus tipa toplotne čvrstoće, a njen nazivni sastav je Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. Ima visoku čvrstoću, dobre performanse na srednjim temperaturama, dobru otpornost na koroziju i otpornost na zamor. Ima prednosti visoke čvrstoće i može se ojačati termičkom obradom. Glavni je materijal za proizvodnju aeromotora, diskova i lopatica kompresora visokog pritiska, a koristi se i za proizvodnju važnih komponenti koje nose pritisak na avionima. Unutrašnja struktura legure određuje njenu konačnu performansu, a razumna kombinacija strukture i morfologije može značajno poboljšati mehanička svojstva materijala. U ovom radu, projektovanjem različitih procesa termičke obrade i termičke obrade dobijene su različite mikrostrukture vlakana, a proučavan je i analiziran uticaj mikrostrukture na vlačna svojstva otkovaka TC11 na sobnoj temperaturi.
1. Ispitni materijali i metode
Materijal korišten u testu je šipka od legure titanijuma TC11, a tačka transformacije je 1005 stepeni -1010 stepeni. Sirovine koje se koriste u testu pripremaju se različitim procesima termičke obrade ili termičke obrade kako bi se dobile različite mikrostrukture. Pokazuje da je korozivni agens korišten u metalografskoj strukturi 10 posto HF plus 30 posto HNO3 plus 70 posto H2O. I koristite softver Image-ProPlus da kvantitativno karakterizirate sadržaj primarne faze: zatim testirajte vlačna svojstva na sobnoj temperaturi. Ispitivanje je obavljeno na mašini za ispitivanje materijala tipa 1185.
2. Rezultati ispitivanja i diskusija
2.1 Utjecaj na mehanička svojstva TC11
Slika 1prikazuje žarenu mikrostrukturu TC11 sa različitim sadržajima izjednačenih osa. Sadržaj primarne faze kvantitativno je okarakterisan softverom Image-ProPlus. Sadržaj ravnoosnih faza bio je 44 posto, 39 posto, 32 posto i 40 posto u nizu. Sa slike 1 se može vidjeti da sadržaj primarnih faza H1, H2 i H3 pokazuje opadajući trend; sadržaj H4 ravnoosne faze je otprilike isti kao i H2, ali su njegova veličina i distribucija različiti. Veličina zrna unutar uzorka H2 je ujednačena, dok uzorak H4 ima očiglednu "dvostruku strukturu", a postoje dva nivoa veličine zrna sa jednakom osovinom.
Slika 2prikazuje odgovarajući odnos između vlačnih svojstava staklenika i sadržaja ravnoosne faze tri TC11 titanijska otkovka H1, H2 i H3. Sa slike 2 može se vidjeti da s povećanjem sadržaja ravnoosne faze, čvrstoća materijala opada, a plastičnost blago raste. To je zato što sa povećanjem sadržaja ravnoosne faze u materijalu, sadržaj -transformanta opada, što rezultira smanjenjem sadržaja međufazne površine, što slabi efekat zapinjanja dislokacija, smanjuje čvrstoću materijala, i poboljšava plastičnost materijala. ; Osim toga, s povećanjem sadržaja ravnoosne faze pojačava se i distribucijski učinak legirajućih elemenata unutar materijala, što znači da se u ovom trenutku smanjuje sadržaj Al u limovima u -transformatoru, što rezultira smanjenjem čvrstoće materijala. -transformator, što zauzvrat dovodi do povećanja ukupne snage. opada, a budući da na plastičnost materijala ne utječe ponašanje popuštanja, ono uglavnom ovisi o veličini -klastera. Stoga je učinak distribucije legirajućih elemenata na plastičnost vrlo mali; konačno, s povećanjem sadržaja ravnoosne faze povećava se deformacijska kompatibilnost materijala, što rezultira blagim povećanjem plastičnosti. Kombinirani učinak ova tri rezultira smanjenjem čvrstoće materijala i blagim povećanjem plastičnosti s povećanjem sadržaja ravnoosne faze.
Tabela 1prikazuje poređenje vlačnih svojstava H2 i H4 na sobnoj temperaturi. Iz tablice 1 se može vidjeti da su granica popuštanja i istezanje uzorka H4 znatno bolji od onih kod H2, a vlačna čvrstoća i skupljanje površine su u osnovi isti. Iz analize mikrostrukture se može vidjeti da je prosječna veličina zrna uzorka H4 manja od one u uzorku H2. Prema Hall-Petch formuli: može se vidjeti da što je manja prosječna veličina zrna, to je veća granica popuštanja materijala. To je zato što se u ovom trenutku povećava broj granica zrna, što rezultira povećanjem otpora kretanju dislokacije, što povećava otpornost metala na deformaciju; s druge strane, smanjenje prosječne veličine zrna znači da se broj zrna povećava, što rezultira plastičnom deformacijom materijala. Može se raspršiti u više zrna, tako da se koordinacija deformacije materijala povećava, što rezultira povećanjem izduženje.
2.2 Utjecaj sekundarne lamele na mehanička svojstva TC11
Na slici 3, H5 i H6 su mikrostrukture nakon hlađenja različitim rashladnim medijima na istoj temperaturi žarenja. Kvantitativna karakterizacija sadržaja primarne faze pomoću softvera Image-ProPlus pokazuje da je sadržaj faze otprilike isti, oko 30 posto, a veličina menadžera je oko 14,8 um. Na slici 3 može se vidjeti da uzorci H5 i H6 imaju očiglednu -faznu morfologiju u sekundarnim lamelama. Faza sekundarnih lamela u uzorku H5 je kratka štapićasta, sa manjim omjerom širine; sekundarne lamele u uzorku H6 su finog igličastog oblika, a omjer širine i visine je veći od onog u uzorku H5.
Tablica 2 prikazuje usporedbu vlačnih svojstava H6 i H5 na sobnoj temperaturi. Iz tablice 2. može se vidjeti da je čvrstoća uzorka H6 znatno bolja od one uzorka H5, ali su njegovo istezanje i skupljanje po površini neznatno smanjeni.
U slučaju određenog sadržaja, odnos -transformatora je također fiksiran u skladu s tim. Geometrijski gledano, sferna površina je najmanja za isti volumen. Kako je -list unutar -transformatora više odvojen od ravnoosnog oblika, to jest, što je veći omjer širine i visine, veći je omjer površine i veći je fazni interfejs. Utjecaj zapinjanja međufaznog interfejsa na dislokacije ograničava klizanje dislokacija unutar zrna, što rezultira povećanjem otpora dislokacija kada se kreću, što povećava otpornost metala na deformaciju, čime se povećava čvrstoća materijala i smanjuje njegova plastičnost.
3. Zaključak
(1) Sa povećanjem sadržaja faze, čvrstoća materijala opada, a plastičnost blago raste; smanjenje prosječne veličine zrna ravnoosne faze je korisno za poboljšanje jake plastičnosti materijala.
(2) S povećanjem omjera širine faze sekundarnih lamela povećava se čvrstoća materijala, a smanjuje se plastičnost.
