Effect van verouderingstemperatuur op gesmede staven van Ti-6AL-7Nb-titaniumlegering

Ti-6AL-7Nb-titaniumlegering wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, medische en chemische industrie vanwege de uitstekende mechanische eigenschappen, corrosieweerstand en biocompatibiliteit. Veroudering is een belangrijk proces om de sterkte en hardheid van Ti-6AL-7Nb-legeringen te verbeteren. De verouderingstemperatuur heeft een grote invloed op de microstructuur en mechanische eigenschappen van de legering. Deze studie bestudeerde het effect van de verouderingstemperatuur op de microstructuur en eigenschappen van gesmede staven van Ti-6AL-7Nb titaniumlegering.

experimentele procedure
Verouderende tumoren: Na verouderingsbehandeling bij hoge temperatuur van Ti-6AL-7Nb titaniumlegering zal de neergeslagen fase in de korrels veranderen, wat kan leiden tot de groei van korrels en een toename van de dislocatiedichtheid. Deze veranderingen veroorzaken verouderende tumoren, waardoor de stijfheid en sterkte van het materiaal toenemen.
Korrelgroei: Veroudering bij hoge temperaturen kan leiden tot de groei van korrels, wat een impact kan hebben op de mechanische eigenschappen van het materiaal. Vergrote korrels kunnen leiden tot een afname van de mechanische eigenschappen van het materiaal, maar kunnen in sommige gevallen ook de sterkte van het materiaal vergroten.

Fasetransformatie: Sommige geprecipiteerde fasen in Ti-6AL-7Nb titaniumlegering kunnen fasetransformatie ondergaan tijdens veroudering bij hoge temperaturen. Deze faseverandering kan leiden tot veranderingen in de kristalroosterstructuur, waardoor de eigenschappen van het materiaal worden beïnvloed.
Corrosieweerstand: De corrosieweerstand van Ti-6AL-7Nb titaniumlegering kan worden beïnvloed door de verouderingstemperatuur. Sommige verouderingsbehandelingen kunnen ervoor zorgen dat de verdeling van bepaalde elementen in de legering aan de korrelgrenzen verandert, waardoor de weerstand tegen corrosie wordt aangetast.
Thermische stabiliteit: De thermische stabiliteit van Ti-6AL-7Nb titaniumlegering kan ook worden beïnvloed door de verouderingstemperatuur. Een goede verouderingsbehandeling kan de stabiliteit van de legering in omgevingen met hoge temperaturen verbeteren.
Staven van Ti-6AL-7Nb-legeringen worden gesmeed bij een temperatuur van 950 graden met een reductiepercentage van 60%. De gesmede staven werden vervolgens in drie groepen verdeeld en gedurende 2 uur onderworpen aan verschillende verouderingstemperaturen van respectievelijk 500 graden, 550 graden en 600 graden. De microstructuur en mechanische eigenschappen van de monsters werden gekarakteriseerd door optische microscopie, röntgendiffractie en trekproeven.
resultaten en discussie
De resultaten laten zien dat de structuur van de Ti-6AL-7Nb-legering na het smeden bestaat uit een gelijkassige fase en een schilferige + fase. Na veroudering worden de fasedeeltjes grover en verandert de schilferige + fase in de gelijkassige fase. Hoe hoger de verouderingstemperatuur, hoe duidelijker de vergroving van de -fasedeeltjes en de transformatie van schilferige + fasen. Bovendien laat XRD-analyse zien dat met de toename van de verouderingstemperatuur de intensiteit van (002) piek afneemt en de intensiteit van (200) piek toeneemt, wat aangeeft dat met de toename van de verouderingstemperatuur de inhoud van fase afneemt en de inhoud van fase neemt toe met de temperatuur.
Trekproeven tonen aan dat naarmate de verouderingstemperatuur stijgt, de ultieme treksterkte (UTS) en vloeigrens (YS) van de monsters toenemen, terwijl de ductiliteit afneemt. De UTS en YS van het 600 graden oude monster bereikten de maximale waarden van respectievelijk 1370 MPa en 1260 MPa, die 36% en 25% hoger waren dan die van het 500 graden oude monster. Naarmate de verouderingstemperatuur stijgt, neemt de rek echter af van 12,5% naar 4,3%, wat aangeeft dat de plasticiteit van de legering afneemt met toenemende verouderingstemperatuur.
ten slotte
Samenvattend heeft de verouderingstemperatuur een aanzienlijke invloed op de structuur en eigenschappen van gesmede staven van Ti-6AL-7Nb-titaniumlegering. De toename van de verouderingstemperatuur resulteert in het grof worden van -fasedeeltjes, transformatie van lamellaire + fase, afname van het -fasegehalte en toename van het -fasegehalte. Naarmate de verouderingstemperatuur toeneemt, nemen bovendien de UTS en YS van de monsters toe, terwijl de rek afneemt. De onderzoeksresultaten bieden nuttige richtlijnen voor de optimalisatie van het verouderingsproces van Ti-6AL-7Nb titaniumlegering.