Introducció
Els aliatges de titani tenen els avantatges de pes lleuger, alta resistència específica, bona resistència a la calor i excel·lent resistència a la corrosió, i s'utilitzen àmpliament en la defensa nacional, la indústria militar i l'economia nacional. La morfologia de la microestructura és un factor decisiu que afecta el rendiment dels aliatges de titani, que depèn principalment de la composició química, el procés de forja i el mètode de tractament tèrmic. Quan es fixa la composició química, la qualitat dels forjats d'aliatge de titani està determinada principalment pel procés de forja, és a dir, la mala microestructura formada durant el procés de forja és difícil de millorar amb els processos de tractament tèrmic posteriors. Al mateix temps, els aliatges de titani són molt sensibles als paràmetres del procés de forja. La temperatura de forja afecta el comportament de transformació de fase en estat sòlid- dels aliatges de titani, i el grau de deformació i la taxa de deformació també afecten la proporció, la morfologia, la mida i la distribució de fase i fase.
TC4 (Ti-6Al{-4V) és un aliatge de titani martensític equiaxial bifàsic que va ser desenvolupat per primera vegada pels Estats Units el 1954. Té un rendiment i un rendiment de processament excel·lents i s'utilitza principalment per fabricar components de càrrega com ara ventiladors, discs de compressor i pales de motors aerodinàmics. Ara s'ha convertit en un aliatge de titani àmpliament utilitzat al món. La seva microestructura es pot classificar en quatre tipus: estructura bimodal, estructura equiaxial, estructura lamel·lar i estructura cistella. Els diferents tipus de microestructura corresponen a diferents propietats mecàniques. Per tant, l'estudi de la influència de diferents processos de forja en la microestructura i les propietats de l'aliatge de titani TC4 té una importància important en l'enginyeria.
1. Materials i mètodes experimentals
La temperatura de forja i el grau de deformació es van seleccionar com a paràmetres variables del procés de forja. A partir de la temperatura de transformació (+) / fase de l'aliatge de titani TC4 (985 ~ 990 graus), es van determinar quatre temperatures de forja. Els processos de l'1 al 4 van ser + forja, el procés 5 estava a prop de la- forja i el procés 6 era la forja. Es van seleccionar tres graus de deformació diferents sobre la base d'una temperatura de forja de 950 graus per explorar la quantitat de deformació òptima per a la forja convencional +.
La mida d'una-peça en blanc de la barra d'aliatge de titani TC4 era de 150 mm. Després de l'escalfament, la barra es va forjar i aplanar al llarg de la direcció radial. El procés de tractament tèrmic de recuit post-forja va ser de (720 ± 10) graus × 1 h + AC, amb l'objectiu d'eliminar l'estrès intern, millorar la plasticitat i l'estabilitat de la microestructura.
La microestructura es va observar i analitzar amb un microscopi òptic. Les mostres metal·logràfiques es van tallar per filferro, es van incrustar, es van polir i es van polir per obtenir les mostres. El gravador era una solució d'alcohol d'àcid nítric al 3%. D'acord amb els requisits de GB/T228.1-2010 i GB/T30758-2014, les mostres de prova es van dissenyar i processar. Les propietats de tracció, el mòdul elàstic i la relació de Poisson es van provar mitjançant una màquina d'assaig de tracció EBS-3000 i un tester de mòdul elàstic IET-01, respectivament. Els resultats de la prova van ser la mitjana de tres mesures. La morfologia de la fractura per tracció es va observar i analitzar mitjançant un microscopi electrònic d'escaneig. La duresa Brinell es va provar d'acord amb GB/T231.1-2009. L'equip de prova era un provador de duresa digital HBS-3000. La força de prova va ser de 612,5 N i el temps de retenció de la pressió va ser de 15 segons. Els resultats de la prova van ser la mitjana de tres punts de mesura a la mateixa posició de cada mostra.
3 Conclusió
En aquest treball es va analitzar la influència de diferents processos de forja en la microestructura, les propietats de tracció, la morfologia de la fractura per tracció i la microduresa de l'aliatge de titani TC4, i es van extreure les conclusions següents:
(1) Quan la temperatura de forja era de 920 i 950 graus, es van obtenir quatre tipus d'estructures equiaxials; quan la temperatura de forja era de 985 graus, es va obtenir una estructura bimodal; quan la temperatura de forja era de 1020 graus, es va obtenir una estructura lamel·lar. La mida i la fracció de volum dels grans primaris i la morfologia dels secundaris variaven significativament amb la temperatura de forja i el grau de deformació.
(2) L'estructura equiaxial tenia una resistència lleugerament menor però una millor capacitat de deformació plàstica; l'estructura lamel·lar tenia la resistència més alta, però a causa de la "fragilitat", la seva capacitat de deformació plàstica era pobra; l'estructura bimodal equilibrava una gran resistència i plasticitat, i el seu rendiment integral era millor que el de l'estructura equiaxial, cosa que indica que un contingut excessivament alt de primari equiaxial inhibiria les propietats mecàniques de TC4.
(3) Les superfícies de fractura per tracció de les sis microestructures no mostraven gairebé cap zona radial, cosa que indica una bona plasticitat i duresa, que era coherent amb l'alta reducció de l'àrea i l'allargament. L'estructura equiaxial mostrava un mecanisme de fractura dúctil, mentre que les estructures bimodals i lamel·lars mostraven un mecanisme de fractura quasi-.
(4) La duresa va augmentar amb l'augment de la temperatura de forja i el grau de deformació. Amb el mateix grau de deformació, quan la temperatura de forja augmentava de 950 graus a 1020 graus, la duresa augmentava un 8,5%; sota la mateixa temperatura de forja, quan el grau de deformació va augmentar del 10,7% al 69,6%, la duresa va augmentar un 4,8%.