Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt BASCA đến vi cấu trúc của hợp kim titan TB18

Hợp kim titan có ưu điểm là cường độ riêng cao, chống ăn mòn tốt, v.v., và đã được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô và đóng tàu, v.v. Hợp kim titan TB18 là một loại hợp kim titan ổn định phụ mới được thiết kế và phát triển bởi United Các trường đại học và viện nghiên cứu khoa học của các quốc gia về phát triển các thành phần cấu trúc hàng không vũ trụ của Trung Quốc trong những năm gần đây. So với BT22, Ti-1023 và các hợp kim titan khác, hợp kim này có độ cứng tốt hơn và khả năng gia công nóng tuyệt vời hơn, với khả năng sản xuất các thanh kích thước lớn sau khi xử lý nhiệt cường độ hơn 1300MPa vẫn có độ bền tuyệt vời (KIC Lớn hơn hoặc bằng 60 MPa-m1/2), đặc biệt thích hợp dùng làm càng đáp máy bay, xà ngang và các bộ phận chịu lực quan trọng khác của ngành hàng không.
Với sự phát triển của các phương tiện hàng không vũ trụ theo hướng tốc độ cao, không chỉ cần tăng mức độ bền của hợp kim titan mà độ bền của hợp kim titan cũng đặt ra yêu cầu cao hơn, tức là đồng thời cải thiện độ bền của hợp kim titan, độ dẻo dai nên được duy trì ở mức cao. So với + xử lý nhiệt, xử lý nhiệt sẽ cản trở chuyển động trật khớp do sự tồn tại của ranh giới hạt, do đó hợp kim được tăng cường. Đồng thời, do tồn tại số lượng lớn các cụm lamellar đan xen trong tổ chức lamellar nội tinh thể, các vết nứt xuyên qua các cụm này sẽ thay đổi hướng, dẫn đến đường vết nứt ngoằn ngoèo, phân nhánh nhiều hơn, tổng chiều dài tăng lên, xuất hiện hiện tượng đứt gãy. đòi hỏi nhiều năng lượng hơn và do đó hợp kim có độ bền gãy cao hơn. Do đó, xử lý nhiệt có thể làm cho hợp kim titan có độ bền gãy tuyệt vời đồng thời đạt được độ bền cao hơn, đây là cách hiệu quả để giải quyết mâu thuẫn giữa độ bền và độ dẻo dai của hợp kim titan. Quá trình xử lý nhiệt lão hóa làm mát chậm bằng dung dịch rắn (BASCA) là một loại quy trình xử lý nhiệt cho các bộ phận kết cấu hàng không vũ trụ có thành mỏng bằng hợp kim titan cường độ cao để giảm khả năng bị hư hại và làm cho chúng có được độ bền cao và độ dẻo dai cao.
Vì mục đích này, người ta đã nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nhiệt BASCA đến cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của hợp kim titan TB18, nhằm tạo cơ sở cho việc phát triển quy trình xử lý nhiệt tăng cường phù hợp.
(1) Thanh hợp kim titan TB18 ở vùng -phase của dung dịch rắn trong điều kiện làm lạnh chậm, -phase ở ranh giới hạt và kết tủa nội tinh thể, -phase nội tinh thể là một điểm hoặc kim ngắn, ranh giới hạt về cơ bản là màng mỏng được nhúng trong ranh giới hạt. Tốc độ làm nguội có tác động lớn hơn đến pha ở ranh giới hạt, khi tốc độ làm nguội là 1 độ/phút, pha ở ranh giới hạt có lượng mưa không liên tục giống như thấu kính ở ranh giới hạt, tạo thành một tổ chức “vòng cổ”. Khi tốc độ làm mát giảm, sự kết tủa của pha ranh giới hạt ngày càng nhiều và được kết nối với nhau một cách tổng thể và dần dần thô lại thành dạng sóng liên tục.
(2) Thanh hợp kim titan TB18 có tác dụng tăng cường lão hóa tốt, việc xử lý lão hóa bằng dung dịch rắn có thể cải thiện cường độ của 400-500MPa. làm nguội chậm sự hình thành pha ranh giới hạt không thuận lợi cho độ dẻo, độ dai của hợp kim. Với tốc độ làm nguội chậm lại, độ dẻo và độ bền của hợp kim giảm, đặc biệt độ bền đứt gãy giảm đáng kể từ 86.9MPa-m1/2 sau khi làm mát bằng không khí xuống còn 57,8MPa-m1/2 trong điều kiện điều kiện làm nguội chậm ở tốc độ 0,25 độ/phút, điều này cho thấy độ bền đứt gãy của hợp kim có độ nhạy cao đối với pha biên hạt.
(3) Việc sử dụng quy trình xử lý nhiệt BASCA cho phép hợp kim titan TB18 đạt được hiệu suất tổng thể tuyệt vời với độ giãn dài 8% và độ bền đứt gãy hơn 80 MPa-m1/2 ở mức độ bền kéo gần 1300 MPa.