Warmtebehandeling van titanium en titaniumlegeringen

Titanium is een belangrijk structureel metaal dat in de jaren vijftig werd ontwikkeld. Titaniumlegeringen worden veel gebruikt op verschillende gebieden vanwege hun hoge sterkte, goede corrosieweerstand en hoge hittebestendigheid. Titanium is een veelgebruikt materiaal in veel industriële toepassingen vanwege de uitstekende sterkte-gewichtsverhouding, corrosieweerstand en biocompatibiliteit. Titaniumlegering verwijst naar een verscheidenheid aan gelegeerde metalen gemaakt van titanium en andere metalen. Titanium is een belangrijk structureel metaal dat in de jaren vijftig werd ontwikkeld. Titaniumlegeringen hebben een hoge sterkte, goede corrosieweerstand en hoge hittebestendigheid. In de jaren vijftig en zestig lag de nadruk vooral op de ontwikkeling van titaniumlegeringen voor hoge temperaturen voor vliegtuigmotoren en structurele titaniumlegeringen voor casco's.

Titanium is een allotroop met een smeltpunt van 1668 graden. Het heeft een dicht opeengepakte hexagonale roosterstructuur onder 882 graden, die alfa-titanium wordt genoemd; het heeft een op het lichaam gecentreerde kubieke roosterstructuur boven 882 graden, die bèta-titanium wordt genoemd. Door gebruik te maken van de verschillende kenmerken van de bovengenoemde twee structuren van titanium, door geschikte legeringselementen toe te voegen om geleidelijk de fasetransformatietemperatuur en fase-inhoud te veranderen, worden titaniumlegeringen met verschillende structuren verkregen. Bij kamertemperatuur hebben titaniumlegeringen drie matrixstructuren en titaniumlegeringen zijn onderverdeeld in de volgende drie categorieën: legering, (+) legering en legering.

Om hun mechanische eigenschappen te optimaliseren is echter vaak een warmtebehandeling vereist. Warmtebehandeling is een cruciale stap bij de verwerking van titanium en titaniumlegeringen. Het kan de prestaties van materialen verbeteren en de stabiliteit van materialen vergroten. Dit artikel introduceert in detail de behandeling met vaste oplossing, stabilisatiebehandeling, gloeibehandeling en waterstofverwijderingsbehandeling bij de warmtebehandeling van titaniumlegeringen.

1. Behandeling met vaste oplossing
Behandeling met vaste oplossingen heeft tot doel de legeringselementen in titanium en titaniumlegeringen volledig op te lossen om een ​​oververzadigde vaste oplossing te vormen, waardoor de sterkte en hardheid van het materiaal wordt verbeterd. Het solide oplossingsproces omvat hoofdzakelijk de volgende stappen:
Door titanium en titaniumlegeringen te verwarmen tot een hoge temperatuur (boven het fasetransformatiepunt) en deze gedurende een bepaalde tijd te handhaven, kunnen de legeringselementen volledig worden opgelost. Koel titanium en titaniumlegeringen snel af tot kamertemperatuur om een ​​oververzadigde vaste oplossing te verkrijgen.
2. Stabilisatiebehandeling
Stabilisatiebehandeling wordt voornamelijk gebruikt om schadelijke fasen in titanium en titaniumlegeringen te elimineren en de plasticiteit en taaiheid van het materiaal te verbeteren. De stabilisatiebehandeling omvat hoofdzakelijk de volgende stappen: het verwarmen van titanium en titaniumlegeringen tot hoge temperaturen (boven het fasetransformatiepunt) en het gedurende een bepaalde tijd handhaven ervan om de schadelijke fasen volledig op te lossen.
Koel titanium en titaniumlegeringen snel af tot kamertemperatuur om een ​​stabiele metallografische structuur te verkrijgen.
3. Gloeibehandeling
Gloeibehandeling wordt voornamelijk gebruikt om interne spanningen tijdens de verwerking van titanium en titaniumlegeringen te elimineren en de plasticiteit en taaiheid van het materiaal te verbeteren. De gloeibehandeling omvat hoofdzakelijk de volgende stappen: het verwarmen van titanium en titaniumlegeringen tot onder het kritische punt en het gedurende een bepaalde tijd handhaven ervan om de interne spanning op te heffen.
Koel titanium en titaniumlegeringen langzaam af tot kamertemperatuur om het ontstaan ​​van nieuwe interne spanningen te voorkomen.
4. Behandeling voor waterstofverwijdering
Titanium en titaniumlegeringen nemen tijdens de verwerking gemakkelijk waterstof op, waardoor scheuren en waterstofbrosheid in het materiaal ontstaan. Een waterstofverwijderingsbehandeling heeft tot doel waterstof uit titanium en titaniumlegeringen te verwijderen en de betrouwbaarheid en stabiliteit van het materiaal te verbeteren. De waterstofverwijderingsbehandeling omvat hoofdzakelijk de volgende stappen:
Door titanium en titaniumlegeringen te verwarmen tot een hoge temperatuur (boven het fasetransformatiepunt) en deze gedurende een bepaalde tijd te handhaven, kan waterstof vrijkomen. Koel titanium en titaniumlegeringen snel af tot kamertemperatuur om te voorkomen dat nieuw geadsorbeerde waterstof het materiaal binnendringt.

Kortom, behandeling met vaste oplossing, stabilisatiebehandeling, gloeibehandeling en waterstofverwijderingsbehandeling zijn allemaal zeer belangrijke schakels in de warmtebehandeling van titanium en titaniumlegeringen. Om producten van titanium en titaniumlegeringen met uitstekende eigenschappen te verkrijgen, moeten we de principes, methoden en toepassingsmogelijkheden van deze warmtebehandelingsprocessen begrijpen en beheersen, en het juiste warmtebehandelingsproces selecteren op basis van de specifieke situatie om de prestaties, stabiliteit en prestaties te verbeteren. betrouwbaarheid van het materiaal.