Kokie pokyčiai įvyksta titano lydinių metalo struktūroje po terminio apdorojimo procesų?

1.1 Atkaitinimas nuo įtempių Pagrindinis įtempių mažinimo atkaitinimo tikslas yra pašalinti vidinius įtempius, susidariusius šalto apdorojimo, šaltosios deformacijos ir titano lydinių suvirinimo metu. Dėl šių vidinių įtempių gali atsirasti deformacijų, įtrūkimų ir kitų problemų vėliau apdorojant ar naudojant titano lydinio dalis, o tai gali turėti įtakos jų veikimui ir tarnavimo laikui. Todėl įtempių mažinimo atkaitinimo procesas paprastai taikomas po tokių procesų kaip karštas kalimas, liejimas, šaltojo deformacijos apdorojimas, pjovimas, apdirbimas ir suvirinimas. Atkaitinimo proceso metu labai svarbu pasirinkti atkaitinimo temperatūrą ir laiką. Termiškai -apdorojamiems titano lydiniams atkaitinimui paprastai naudojama rekristalizavimo temperatūra, naudojant atkūrimo mechanizmą, kad būtų pašalintas įtempis. „Titanium Home“ praneša, kad tiksliai kontroliuojant atkaitinimo parametrus, galima efektyviai pašalinti vidinį įtempimą, išvengiant neigiamo poveikio kitoms titano lydinio savybėms. Realioje gamyboje įvairios įmonės atliko daugybę eksperimentų ir optimizavo atkaitinimo įtempius parametrus, siekdamos užtikrinti produkto kokybę.

1.2 Visiškas atkaitinimas Taip pat žinomas kaip rekristalizacinis atkaitinimas, jo tikslas yra išgauti perkristalizuotą struktūrą ir taip pagerinti medžiagos plastiškumą. Dauguma titano lydinių ir + dvipusio titano lydinių naudojami perkristalizavimo atkaitinimo būsenoje. titano lydiniai: atkaitinimo temperatūra paprastai nustatoma 120{12}}200 laipsnių žemiau fazės transformacijos taško. Jei atkaitinimo temperatūra yra per aukšta, grūdai sutirštės, todėl sumažės visapusiškas medžiagos veikimas; o žemesnė temperatūra lems nepilną perkristalizaciją ir medžiagos plastiškumas negali pasiekti idealios būsenos. Kadangi aušinimo greitis turi mažai įtakos titano lydinių struktūrai ir veikimui, aušinimui dažnai naudojamas oro aušinimo metodas. „Titanium Home“ praneša, kad kai kurios aviacijos ir kosmoso komponentų gamybos įmonės, gamindamos titano lydinio dalis, griežtai atlieka atkaitinimą šiame temperatūros diapazone, kad užtikrintų dalių plastiškumą ir apdorojimo efektyvumą. Netoli titano lydinių ir + dvipusio titano lydinių: atkaitinimo proceso metu, be perkristalizavimo, taip pat pasikeis fazė ir fazė, todėl bus sudėtingiau nustatyti atkaitinimo temperatūrą ir aušinimo metodą. Norint nustatyti optimalius proceso parametrus, reikia visapusiškai įvertinti įvairius veiksnius ir atlikti daugybę eksperimentų bei kaupti patirtį. „Titanium Home“ paminėjo, kad mokslininkai atliko nuodugnius šių lydinių tyrimus ir nuolat optimizavo atkaitinimo procesą derindami matematinį modeliavimą ir eksperimentinį patikrinimą. Metastabilūs titano lydiniai: Visiškas atkaitinimas paprastai derinamas su apdorojimu tirpalu, o atkaitinimo temperatūra paprastai yra aukštesnė nei 80–100 laipsnių + / fazės transformacijos taško. Šis apdorojimo metodas leidžia lydiniui gauti gerą struktūrą ir našumą. „Titanium Home“ praneša, kad metastabilūs titano lydiniai, naudojami jūrų inžinerijos srityje, po šio apdorojimo gali geriau prisitaikyti prie atšiaurios jūros aplinkos ir pailginti tarnavimo laiką.

1.3 Apdorojimas tirpalu ir apdorojimas senėjimu Apdorojimo tirpalu tikslas yra gauti metastabilias fazes, kurios gali sustiprėti senstant, pvz., „martensito“, „martensito“ arba metastabilios fazės. Šios metastabilios fazės suyra vėlesnio senėjimo proceso metu, sukurdamos smulkias pusiausvyros fazes, taip sukeldamos kritulių kiekį stiprinantį poveikį ir žymiai padidindamos medžiagos kietumą bei stiprumą. Tirpalo temperatūra paprastai yra 40–100 laipsnių žemesnė už +/fazės transformacijos tašką, leidžianti susidaryti pirminei fazei ir fazei, vengiant per didelio grūdelių sutirštėjimo. Aušinimo metodai po apdorojimo tirpalu paprastai apima gesinimą vandeniu ir gesinimą aliejumi. Vandens gesinimas yra labiau paplitęs, nes juo galima pasiekti greitesnį aušinimo greitį, palengvinant reikalingų metastabilių fazių susidarymą. Senėjimo stiprinimas labiau pastebimas titano lydiniuose, kuriuose yra daug -stabilizuojančių elementų, o jo poveikis yra palyginti silpnas beveik - lydiniuose ir + dviejų-fazių titano lydiniuose, kuriuose yra mažesnis -stabilizuojančių elementų kiekis. Todėl praktikoje būtina pagrįstai parinkti tirpalo ir senėjimo apdorojimo proceso parametrus, atsižvelgiant į specifinę titano lydinio sudėtį ir veikimo reikalavimus. „Titanium Home“ pranešė, kad kai kurios aukščiausios klasės medicinos prietaisus gaminančios įmonės pasiekė, kad titano lydinio implantų medžiagos būtų pakankamai tvirtos ir gerai biologiškai suderinamos, tiksliai kontroliuodamos tirpalo ir senėjimo gydymo parametrus.

2.1 Mikrostruktūros pokyčiai kaitinant

2.1.1 Perkristalizacija ir regeneravimas Kaitinant šaltai apdorotus titano lydinius, pirmasis reiškinys yra perkristalizacija. Šio proceso metu per laisvų vietų judėjimą ir dislokacijas galima pašalinti antrojo tipo vidinį įtempį, susidarantį deformacijos metu. Rekristalizavimo temperatūra paprastai yra žemesnė nei perkristalizacijos temperatūra ir paprastai būna nuo 450 iki 640 laipsnių. Temperatūrai toliau kylant, deformuotoje mikrostruktūroje atsiras naujų neiškreiptų lygiagrečių grūdelių, kurie palaipsniui pakeis deformuotus grūdelius, todėl sumažės medžiagos kietumas ir stiprumas, pagerės plastiškumas. Šis procesas vadinamas rekristalizacija. Kai vyksta rekristalizacija, skirtingų tipų titano lydiniai elgsis skirtingai. Beveik - lydiniams ir + lydiniams dažnai stebimas fazinis tirpimas ir fazių kiekio pokyčiai; lydiniams taip pat taikomas perlydymo procesas. Paprastai dėl riboto titano lydinių gebėjimo šaltai deformuotis sunku patobulinti lydinio grūdelius deformuojant ir perkristalizuojant. Tačiau titano lydiniams, kurie turi stiprią šaltojo deformavimo galimybę, norint pasiekti tam tikrą patobulinimo laipsnį, galima naudoti deformaciją ir perkristalizaciją. Dviejų{16}}fazių titano lydiniams taip pat galima naudoti deformaciją ir perkristalizaciją lydinio mikrostruktūrai patobulinti ir jo plastiškumui pagerinti. „Titanium Home“ ataskaitose nurodoma, kad tyrimų grupė atliko išsamius skirtingų titano lydinių regeneravimo ir perkristalizavimo procesų tyrimus, suteikdama teorinį pagrindą terminio apdorojimo procesams optimizuoti.

2.1.2 fazės ir fazės transformacija Kai kaitinimo temperatūra viršija → fazės virsmo tašką, titano lydiniuose pradeda transformuotis fazės ir fazės kristalų tipai. Gryno titano transformacijos temperatūra yra maždaug 875 ± 5 laipsniai. ↔ fazės transformacijos metu Burgers orientacijos santykis išlieka nepakitęs, tai yra (110) // (0001) ; [111] // [11 2 0] . Šis specifinis orientacijos ryšys turi didelę įtaką titano lydinių mikrostruktūrai ir savybėms. „Titanium Home“ ataskaitose pabrėžiama, kad norint kontroliuoti titano lydinių mikrostruktūros raidą ir našumo optimizavimą, labai svarbu suprasti šį orientacijos ryšį.

2.2 Mikrostruktūros pokyčiai aušinimo metu

2.2.1 Lėtas aušinimas Kai titano lydiniai lėtai aušinami iš vienos-fazės srities į dviejų-fazių sritį, dažnai įvyksta kristalo tipo transformacija iš fazės į fazę, išlaikant Burgers orientacijos ryšį: . Šis transformacijos procesas yra gana lėtas, o gauta mikrostruktūra yra gana vienoda. „Titanium Home“ praneša, kad gaminant kai kuriuos titano lydinio gaminius, kuriems keliami dideli mikrostruktūros vienodumo reikalavimai, naudojant lėtą aušinimą galima pasiekti geresnę produktų kokybę.

2.2.2 Greitas aušinimas Greito aušinimo metu titano lydinių mikrostruktūros pokyčiai yra sudėtingesni. Gali įvykti įvairios transformacijos, pvz., martensito fazė, užgesinta ω fazė, persotinta fazė ir liekamoji aukštos temperatūros fazė. Transformacijos produktai yra ´, ", ω, nepakankamai aušinama fazė, metastabili fazė, persotinta fazė ir kt., priklausomai nuo -stabilizuojančių elementų kiekio. Skirtingi virsmo produktai turės skirtingą poveikį titano lydinių savybėms, pvz., martensito fazės transformacija gali padidinti titano lydinių stiprumą, tačiau gali sumažinti jų titano sandarumą, tiksliai kontroliuojamą. transformacija greito aušinimo proceso metu koreguojant aušinimo greitį ir lydinio sudėtį, kad atitiktų skirtingų taikymo scenarijų reikalavimus.

2.2.3 Metastabilios fazės, susidarančios greito aušinimo metu, senėjimo proceso metu pavirs į pusiausvyros fazes. Šis procesas apima metastabilių fazių irimą, persotintų fazių skilimą ir kitus reiškinius. Pirmiau minėta transformacija yra pagrindinė titano lydinių terminio apdorojimo sustiprinimo priežastis. Pagrįstai kontroliuojant senėjimo apdorojimo temperatūrą ir laiką, titano lydiniai gali įgyti pageidaujamą mikrostruktūrą ir savybes. „Titanium Home“ ataskaita rodo, kad aviacijos ir kosmoso srityje titano lydinių senėjimo transformacijos procesas yra griežtai stebimas, siekiant užtikrinti stabilų ir patikimą orlaivio komponentų veikimą.

2.2.4 Eutektinė transformacija Titano lydinių eutektinė transformacija dažnai įvyksta lydiniuose, kuriuose yra stabilių titano elementų ir greitųjų eutektinių lydinių. Ši transformacija paprastai sumažina medžiagos plastiškumą ir neigiamai veikia medžiagos savybes. Siekiant pagerinti šią situaciją, galima atlikti izoterminį mikrostruktūros apdorojimą, kad būtų gauta baininė ne-sluoksninė mikrostruktūra ir taip pagerintos visapusiškos medžiagos savybės. „Titanium Home“ praneša, kad mokslininkai nuolat tyrinėjo izoterminio apdorojimo proceso parametrus ir sėkmingai pagerino eutektinės transformacijos titano lydinių plastiškumą, išplėtė jų taikymo sritį.

2.2.5 Streso{1}}sukelta fazės transformacija Metastabili fazė gali virsti martensitu, veikiant įtempimui ar stresui. Transformacijos produktai apima šešiakampį martensitą ir ortorombinį martensitą. Šis procesas gali sukurti fazinės transformacijos -sukeltą plastiškumo efektą, padidinantį titano lydinio pailgėjimą ir įtempimo kietėjimo greitį. Praktikoje ši charakteristika gali būti panaudota siekiant pagerinti automobilių formavimo našumą ir atsparumą nuovargiui. Titano gamyba buvo bandoma panaudoti įtempių{7}}sukeltą fazių transformaciją, siekiant pagerinti titano lydinio dalių veikimą.

Apibendrinant galima teigti, kad titano lydinių terminio apdorojimo procesas ir mikrostruktūros pokyčiai yra sudėtinga ir svarbi tyrimų sritis. „Titanium Home“ ataskaitose buvo pateikti naujausi tyrimų rezultatai ir praktiniai pritaikymo atvejai pramonėje. Giliai suprasdami titano lydinių terminio apdorojimo procesą ir mikrostruktūros kitimo dėsnius, galime protingiau parinkti ir suprojektuoti terminio apdorojimo proceso parametrus, taip išgaudami puikių savybių titano lydinio medžiagas, atitinkančias skirtingų inžinerijos sričių reikalavimus. Ateityje, nuolat gilinant mokslinius tyrimus ir nuolat tobulėjant technologijoms, titano lydinių taikymo perspektyvos bus platesnės.