A repülőgépiparban, az orvosi eszközökben, a csúcsminőségű{0}}berendezések gyártásában és más területeken a titánötvözet kiváló szilárdsága, korrózióállósága és könnyű tulajdonságai miatt nélkülözhetetlen kulcsanyaggá vált. A titánötvözetek kiváló teljesítménye elválaszthatatlan a hőkezelési folyamat precíz szabályozásától és a folyamat során fellépő összetett szerkezeti átalakulásoktól. Ma a titánötvözet hőkezelésének és szövetátalakításának alapvető ismereteibe fogunk mélyedni, és feltárjuk az „űrfém” mögött meghúzódó műszaki kódot.
Mechanikai átalakulási törvény a titánötvözetek hőkezelésében
A hőkezelés lényege, hogy a hőmérséklet és a hűtési sebesség szabályozásán keresztül irányítsa a titánötvözet belső szerkezetének rendezett átalakulását. A hevítéstől a hűtésen át az öregítésig a titánötvözetek szerkezete egy sor összetett változáson megy keresztül, amelyek közvetlenül meghatározzák az anyag végső tulajdonságait.
1. Melegítési folyamat: a helyreállítás, az újrakristályosítás és a fázisátmenet „hármasa”
Hevítéskor a titánötvözetek általában egyidejűleg kristályforma átalakuláson (fázis és fázis közötti átmenet) mennek keresztül, és ha hidegen -deformált titánötvözetről van szó, akkor visszanyerési és átkristályosodási folyamatokon is keresztülmennek, amelyek együtt alakítják a mikroszerkezetet a melegítés után.
(1) Restaurálás és átkristályosítás: a deformált szerkezet javítása és a szemcseszerkezet optimalizálása
Hidegen megmunkálás után a titánötvözetnek nagyszámú deformáció okozta hibája van (pl. diszlokáció és üresedés), és egy bizonyos hőmérsékletre való felmelegítés után először következik be a "visszanyerés": 450-640 fokon (a visszanyerési hőmérséklet alacsonyabb, mint az átkristályosítási hőmérséklet) a belső feszültség egy része megszűnik a vákuum lassú mozgásával, de a vákuum alap alakjának elmozdulása és elmozdulása. változatlan.
Ahogy a hőmérséklet tovább emelkedik, elkezdődik az „újrakristályosodás”: a deformált szerkezetben fokozatosan új, nem -torzulás-mentes izoaxiális szemcsék jelennek meg, és ezek az új szemcsék fokozatosan felváltják a deformált szemcséket, végül csökkentve az anyag keménységét és helyreállítva plaszticitását. A különböző típusú titánötvözetek átkristályosítási jellemzői nyilvánvalóan eltérőek:
• titánötvözet: korlátozott hidegalakító képesség, nehezen finomítható szemcsék deformációval és átkristályosítással;
• titánötvözet: erős hidegalakító képesség, amely bizonyos fokú szemcsefinomítást ér el deformáció és átkristályosítás révén;
• duplex titán ötvözet: A deformáció és az átkristályosítás segítségével nem csak a szerkezetet finomítja, hanem tovább javítja a plaszticitást is.
(2) fázisátmenet fázisba: a kristályforma "hőmérsékletkapcsolója".
Amikor a hevítési hőmérséklet meghaladja a → fázisátmeneti pontot, a titánötvözetek kristályátmenetet indítanak el fázisról fázisra. Ha például a tiszta titánt vesszük, a fázisátalakulási hőmérséklete körülbelül 875±5 fok. Érdemes megjegyezni, hogy a Burgers-helyzeti viszony változatlan marad a ↔ fázisátalakulás során, ami fontos alapot ad a titánötvözetek hangolható szerkezetéhez.
2. Hűtési folyamat: A sebesség határozza meg a szövetet, a szövet pedig a teljesítményt
A hűtési sebesség kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a titánötvözetek végső szerkezetét, és eltérő hűtési sebesség mellett a titánötvözetek teljesen eltérő mikroszerkezeti morfológiát alkotnak, ami viszont jelentősen eltérő tulajdonságokat mutat.
(1) Lassú hűtés: rendezett átmenet, stabil fázist képez
Amikor a titánötvözet lassan lehűl az egy-fázisú régióból a két-fázisú tartományba, a fázis fokozatosan fázissá változik, és a kettő szigorúan követi a Burgers-orientációs összefüggést: (110) //(0001) ; [111] //[11₂0] . Az ezzel a rendezett átmenettel kialakított szerkezet rendkívül stabil, amely alkalmas magas anyagstabilitási követelményekkel járó forgatókönyvekhez.
(2) Gyors hűtés: indukáljon metastabil fázist, hogy előkészítse az utat az erősödéshez
A gyors hűtés (például a vízhűtés) megzavarhatja a titánötvözet szerkezetének egyensúlyi átalakulási folyamatát, ami martenzites fázisátalakulásokat, kioltott ω-fázisképződést, túltelített fázisképződést és magas hőmérsékletű fázis visszamaradását okozhatja. A végső átalakulási termékek (mint például ′, ", ω, túlhűtött fázis, metastabil fázis, túltelített fázis) főként a titánötvözet stabil elemeinek tartalmától függenek, amelyek a későbbi öregedési megerősítés "mag nyersanyagai".
3. Öregedési átalakulás: metastabil fázisú "transzformáció" a teljesítményugrás elérése érdekében
A gyors hűtéssel előállított metastabil fázis nem stabil, és az öregedési folyamat során fokozatosan egyensúlyi fázisba változik, amelyet metastabil fázisbomlás, túltelített fázisú bomlás és egyéb reakciók kísérnek. Ez a folyamat az alapvető oka annak, hogy a titánötvözetek szilárdság- és keménységjavulást érhetnek el hőkezeléssel, és ez egy kulcsfontosságú láncszem a titánötvözetek „alapformából” „nagy teljesítményű formává” történő átalakulásában is.
4. Ko-analízis és átalakítás: a "műanyag gyilkos", amelyre vigyázni kell
A titánötvözetek eutektikus átmenete általában a stabil titánelemekből és gyors eutektikus ötvözetekből álló ötvözetek esetében fordul elő, ami általában az anyag plaszticitásának csökkenéséhez vezet, ami nem tesz jót az anyag feldolgozásának és szolgáltatási teljesítményének. Az eutektikus átalakulás utáni szövet izoterm kezelésével azonban Bain méretű nem-lamelláris szövetté alakítható, ami bizonyos mértékig enyhíti a plaszticitáscsökkenés problémáját.
5. Stressz-indukált fázisátmenet: feloldja a „fázisváltás-indukált plaszticitást”
A metastabil fázis martenzitessé (pl. hexagonális martenzites ', ortorombikus martenzites') alakul át feszültség vagy feszültség hatására, ezt a folyamatot feszültség-indukált fázisátalakulásnak nevezik. Ez az átmenet "fázisátalakulás-indukált képlékeny hatást" eredményezhet, amely jelentősen javítja a nyúlást és a nyúlás, a keményedés és a keményedés teljes teljesítményét. titánötvözetek összetett feszültség alatti forgatókönyvekben (például repülőgép-szerkezeti alkatrészek).
