1. Kovanie tepelného účinku
Po určitom stupni vysokoteplotného ingot zliatiny titánu na rýchlom kŕmení sa zohrial a kaloval do φ 165 mm bar v dvojfázovej oblasti + viackrát. Po tepelnom ošetrení sa jej makroštruktúra pozorovala, že je fuzzy kryštálová štruktúra a jej mikroštruktúra bola rovnovážnou štruktúrou, ktorá je ideálnou rovnovnou štruktúrou dvojfázovej zliatiny titánu. Fotka mikroštruktúry je znázornená na obrázku 1A. Po odrezaní φ 165 mm a odrezanom sa zahrieva na 5 0 pod úrovňou fázovej transformácie a kŕmené do φ 110 mm × 110 mm štvorcového boriedu na 30 kN hydraulickom kladive. Keď bol štvorcový sošent následne rozrezaný a analyzovaný, zistilo sa, že jadro bolo číry kryštál. Fotka mikroštruktúry je znázornená na obrázku 1B. Mikroštruktúra je Lath + rotácia, ktorá je typickou štruktúrou WidmanStatten s jasnými hranicami zŕn. patrí k prehriatej štruktúre v zliatine titánu. Semi-čistý kryštál je vzdialený 20 až 30 mm od povrchu. Fotka mikroštruktúry je znázornená na obrázku 1C. Mikroštruktúra je Lath + Equiaxed + Rotácia. Počet vyrovnaných je zriedkavý, počet lathov je veľký a existujú diskontinuálne rozložené hranice zŕn; Rozsah 0 až 20 mm od povrchu je fuzzy kryštál.
Dávka φ80 mm TC4 titánových stĺpcov TC4 má typickú rovnovážnu mikroštruktúru (pozri obrázok 2A) a primárny obsah rovnocenného je viac ako 70%. Po kovaní na zahrievanom kladive pri 940 stupňoch (bod transformácie zliatiny 995 stupňa) je mikroštruktúra jadra kŕmenia matrice znázornená na obrázku 2B a primárny obsah rovnocenného je iba asi 15%, čo je spôsobené prehriatím teploty kŕmenia.
Zliatiny titánu sa deformovali nad bodom fázového prechodu ( + / / transformačná teplota), aby sa získali štruktúry košíkov alebo štruktúry WidmanStatten so zlou plasticitou a únavovými vlastnosťami. Preto väčšina technických štandardov produktu z zliatiny titánu vyžaduje, aby mikroštruktúry takmer-type a + - typu dvojfázové titánové zliatinové výrobky boli vo všeobecnosti vyrovnané štruktúry alebo duálne štruktúry s dobrým komplexným výkonom. Preto sa takmer -type a + - typ dvojfázovej zliatiny zliatiny sa vo všeobecnosti zahrievajú a kované na 30-60 pod stupňom fázového prechodu. Veľký počet štúdií a inžinierskych postupov ukázal, že so zvýšením kovania teploty zahrievania sa obsah primárnych rovnodenných v mikroštruktúre zliatin s dvojfázovým titánom výrazne zníži, zatiaľ čo obsah lathov sa významne zvýši. To znamená, že keď je zliatina duplexného titánu zahrievaná pod fázovou transformáciou, keď sa zvyšuje teplota zahrievania, primárna rovnovážna fáza v štruktúre sa postupne transformuje do fázy, čo vedie k zníženiu obsahu primárneho rovnocenného obsahu, menšiu morfológiu a zvýšenie obsahu LATH v mikroštruktúre v titániovej aley po zahrievaní a na prepadnutie. Keď teplota zahrievania a kovania prekročí bod fázovej transformácie zliatiny titánu, primárna rovnovážna fáza v štruktúre zliatiny duplexného titánu úplne zmizne a stáva sa lath podobnou štruktúrou košíkov alebo štruktúrou Widmanstatten.
Tepelná vodivosť titánu je 0. Počas procesu kovania zliatiny titánu na kladive, v dôsledku vysokej rýchlosti okamžitej deformácie (7 ~ 9 m/s na kladive) a vysokej frekvencie štrajku, je vnútorný tokový napätie zliatiny príliš veľký a v krátkom čase sa spotrebuje veľké množstvo mechanickej energie a prevedie na vnútorné teplo. Pretože deformácia jadra sochoru je väčšia ako v okolitej oblasti a podmienky rozptyľovania tepla sú zlé, teplota vo vnútri sochoru stúpa a teplota stredovej oblasti s maximálnym deformačným stupňom prístupu alebo dokonca prekračuje bod zliatinovej fázy prechodného bodu, čo vedie k prudkému zníženiu alebo k úplnému zmiznutiu primárneho rovnocenného stupňa v centre konečnej fázy. Ak je prehriatie vážne, organizácia sa transformuje na veľmi slabú organizáciu WidmanStatten. Po vyššie uvedených dvoch typických zliatinách titánu s duálnou fázou kované Hammerom, primárny quiaxovaný obsah v ich mikroštruktúrach prudko klesá a obsah lath sa podľa toho zvyšuje. Mikroštruktúra sa transformuje z ideálnej rovnovážnej štruktúry na zlú štruktúru Widmanstatten. Hlavným dôvodom je to, že zliatina titánu sa prehrieva počas okamžitého a závažného deformačného procesu.
Počas kovania deformácie zliatiny titánu je centrom vo všeobecnosti násilnou deformačnou zónou, takže centrom je oblasť s najvyšším zvýšením teploty. Zvýšenie teploty v centre sa používa ako hlavný základ pre formulovanie procesu kovania. Pri vytváraní zliatiny titánu s kovanými kladivom s rýchlejšou rýchlosťou kovania sa musí zvážiť ústredný tepelný účinok počas procesu kovania a prázdny prázdny nemôže byť nepretržite zasiahnutý. Odporúča sa používať tlač alebo rýchly kovanie na kovanie zliatiny titánu, ak podmienky povoľujú. Tento typ kovania má nízku štrajkujúcu rýchlosť a okamžitá rýchlosť deformácie slepého priechodu počas kovania je nízka. Generované deformačné teplo nie je veľmi zrejmé. Zároveň je dosť času na rozptýlenie deformačného tepla, čo nespôsobí významné zvýšenie okamžitej teploty jadra.
2. Nerovnomerná organizácia
Pri pozorovaní mikroštruktúry dávky výživných zliatiny TC17 titánu TC17 sa zistilo, že v štruktúre koša TC17 sa v košíkovej štruktúre v košíkovej štruktúre pozri obrázok 3. Titánový zliatiny TC17 sa vyrábali, a to, že vybery na subformáciu sa vyrábali, a po tom, čo makrofónne vyfukovanie bolo, a po prišlo mikrofónom, a po tom, čo makrofónne vyfukovanie bolo, a ak sa mikrofónne vymieňajú, a prikláňajú sa mikrofónne, a na základe vykurovania matingu, a to, že makrofovanie rovnomerná štruktúra koša.
Tento druh hrubého bloku sa tiež nazýva veľký biely blok. V porovnaní s jemným normálnym pásom v štruktúre koša má hrubý a nerovnomerný tvar. Rastie z hranice zŕn po zrno, zriedka sa prekladá a jeho kryštalické rozhranie je relatívne drsné a nerovnomerné, zatiaľ čo kryštalické rozhranie normálneho pásu je relatívne hladké. Štúdie ukázali, že mikrysardness tohto hrubého bloku je asi o 10% nižšia ako v prípade normálneho pásu, čo spôsobuje zníženie plasticity a tepelnej stability zliatiny, čo ovplyvňuje kvalitu výkov, takže je potrebné zabrániť tomuto druhu nerovnomernej štruktúry v zliatine titánu. Počas procesu topenia a solidifikácie zliatiny titánu v dôsledku koeficientu rovnovážnej distribúcie rôznych zliatinových prvkov ≠ 1 je obohacovanie a segregácia stabilizačných prvkov na hraniciach post-pevnosti z zrna, takže fáza sa najskôr vyzráža pri jeho obohatení a rastie pozdĺž zŕn na zrno, čím sa vytvorí hrubý blok. Segregácia mikroregiónových komponentov je základným dôvodom generovania tejto nerovnomernej štruktúry.
Micro-region component crystallization segregation is caused by the equilibrium distribution coefficient k0>1 alebo k 0<1. The segregation formed by different solute concentrations in the successive crystallization regions of the alloy is normal segregation. This segregation is difficult to avoid completely, but it can be controlled by appropriate measures. On the one hand, it can be controlled by improving and optimizing the ingot smelting process parameters, and on the other hand, it can be improved and eliminated by appropriate forging processes. In terms of forging process, firstly, during the forging of the ingot, appropriate high-temperature homogenization treatment is used. The microscopic intracrystalline dendrite segregation in the columnar structure area of the ingot is improved and eliminated by homogenization annealing or deformation recrystallization; secondly, during the die forging process of the alloy billet and the finished product, appropriate post-forging cooling methods are used to control it and inhibit the appearance of coarse α blocks in its microstructure. The use of air cooling after the sub-β die forging of the above-mentioned TC17 titanium alloy forgings is the cause of the appearance of coarse α blocks. The post-forging cooling rate is slow, the undercooling degree is small, and the nucleation rate is low, so the α phase has enough time to grow and form coarse α blocks.
Rýchle chladenie (chladenie vody alebo chladenie oleja) po podsúvaní môže významne znížiť alebo inhibovať vzhľad hrubých blokov. Zrýchlenie rýchlosti chladenia a zvýšenie stupňa podchladenia môže zvýšiť rýchlosť nukleácie fázy. Aj keď v miestnej oblasti je segregácia zliatinových prvkov, ktorá má podmienky pre rast hrubých blokov, fáza nemala čas rásť a zlúčiť a proces fázovej transformácie celej organizácie sa skončil. Riadenie rýchlosti chladenia môže významne zmeniť morfológiu a distribúciu vyzrážanej fázy. Chladenie vody alebo chladenie oleja po kalpovaní fixuje všetky alebo časť kryštálových defektov (dislokácie, subgrainy) a deformované organizácie so zvýšenou hustotou dislokácie generovanou kovaním na teplotu miestnosti a pridá veľké množstvo krištáľových jadier pre rekryštalizáciu v následnom procese tepelného spracovania. Pri následnom tepelnom spracovaní sa zrážací mechanizmus fázových zmien z indukovaného nukleačného mechanizmu za podmienok chladenia vzduchu do nezávislého nukleačného režimu a získajú malé, chaotické, vzájomne prepletené pruhy primárnych a sekundárnych. Táto organizácia môže výrazne zlepšiť komplexné vlastnosti zliatiny.
3. Defekty typu dutiny
Počas továrne ultrazvukovej kontroly dávky φ 70 mm Ta7 Titán zliatiny sa našli nadmerné defektné vlny. Po rozpade umiestnenia defektu sa vykonala horizontálna kontrola nízko výkonu. Po korózii sa pri nízko výkonnej kontrole zistilo veľké množstvo „jamiek“, hlavne sústredených v strednej oblasti baru, a mimo 1/4 polomeru tyče sa nenašlo žiadne „jamy“. Následne boli jamy pozorované pri vysokej energii a zistilo sa, že sú intergranulárnymi dutinami. Fotografie mikroštruktúry defektov sú znázornené na obrázku 4. Niektoré štúdie sa domnievajú, že jav „jamy“ súvisí s koróziou a jav „jamy“ sa stáva zrejmejším, keď sa zvyšuje čas korózie; Niektoré štúdie sa domnievajú, že „jama“ môže súvisieť s vysokým obsahom prvku nečistôt Fe. Vyššie uvedené stanoviská je však ťažké vysvetliť jav nadmerných defektných vĺn pri ultrazvukovom testovaní a jav dutiny zistený pri vysokej výkonnej analýze.
Veľké množstvo inžinierskych postupov dokázalo, že výkonnosť kovania TA7 je horšia ako výkonnosť iných zliatin titánu, ako sú TC4 a TC11. Je náchylnejšie na praskanie počas procesu kovania ako iné zliatiny titánu a rýchlosť šírenia trhlín je rýchlejšia. Kovové materiály, ako sú zliatiny titánu a hliníka, sú náchylné na vyvolanie uvoľnenosti, dutín a dokonca zlomenín, keď podstupujú veľké kmene (napríklad superplastické formovanie). Pätky v zliatine titánu TA7 sú indukované veľkými kmeňmi. Pri vysokých rýchlostiach deformácie sa prietokové napätie z zliatiny titánu TA7 významne zvyšuje v porovnaní so statickými podmienkami, ale plasticita významne klesá; Keď sa rýchlosť deformácie zvyšuje, napätie toku sa zvyšuje, ale existuje kritická rýchlosť deformácie. Po prekročení kritickej hodnoty sa materiál zlomí; Keď rýchlosť deformácie dosiahne kritickú hodnotu, v materiáli sa generuje adiabatický strihový pás a v pásme sa tvoria mikro-výšky. Pri pôsobení vonkajšieho stresu sa dutiny postupne zhromažďujú a rastú a dokonca vytvárajú mikro-kracky. Mikrovoidy sa vždy tvoria pozdĺž maximálneho deformačného pásu šmyku. Je to tak preto, že pri lokalizovanej deformácii sa maximálny strihový pás prudko deformuje, čo vedie k vysokej teplote, ktorá zjemňuje materiál v pásme a stáva sa ideálnym miestom pre defekty, ako sú praskliny a dutiny. Počas procesu kovania je deformácia strednej oblasti tyče TA7 najväčšia, deformačná difúzia tepla je najpomalšia a teplota deformácie je najvyššia. Preto sa dutiny najpravdepodobnejšie objavia počas veľkej deformácie.
Štúdie ukázali, že plastická deformácia kovových materiálov je sprevádzaná zmenami v organizačnej morfológii, hlavne rastom zŕn, predlžovaním rovnomerných obilia, rotáciou a kĺzaním zŕn, proliferáciou dislokácie, dynamickým regeneráciou a rekryštalizáciou a neplatným nukleáciou a rastom. Kĺzanie hranice zŕn je hlavným mechanizmom plastickej deformácie. Kĺzanie na hranicu zŕn môže spôsobiť koncentráciu lokálneho napätia a brániť ďalšiemu výskytu posúvania hraníc zŕn. Ak koncentráciu napätia nemožno vylúčiť dislokačným pohybom, prázdnota bude nukleate a potom rastie. Prázdnota prednostne jadrová na hranici trojuholníkového zrna. Keď sa deformácia zvyšuje, prázdnota začína rásť a medzera nerastie v rovnomernom stave, ale rastie eliptickým spôsobom. Pätky sa dajú ľahko rozptýliť na hranice zŕn, ktoré zdieľajú rovnobežné ťahové napätie, čím sa vytvárajú smerový prietok neobsadeného v smere ťahového napätia, ktorý nepretržite zhromažďuje smerom do stredu prázdnoty, čo umožňuje, aby sa dutina rástla rovnobežne s smerom v ťahu. Veľké množstvo literatúr uvádza, že „jamky“ a dutiny sú náchylné objaviť sa počas procesu kovania tejto zliatiny. Prostredníctvom analýzy formovacieho mechanizmu „jamky“ a neplatných defektov zliatiny titánu TA7 sme zhrnuli súbor účinných metód na zabránenie defektov zliatiny TA7 v titánovej zliatine TA7, ktorá má striktne kontrolovať množstvo deformácie každého požiaru, aby sa dosiahla menej ako 50%. vo výrobe.
4. Záver
V súčasnosti medzi bežné defekty kovania v zliatinách titánu zahŕňajú hlavne prehrievanie a nerovnomernú štruktúru, dutiny, praskliny atď. Sú spôsobené hlavne nesprávnou kontrolou parametrov procesu počas procesu kovania produktov zliatiny titánu. Preto je v procese kláštora potrebné zvoliť príslušnú rýchlosť deformácie (kredivé zariadenie), teplotu kovania, množstvo deformácie na priechod a rýchlosť chladenia po kovaní podľa rôznych charakteristík materiálov zliatiny titánu.
