Do có một loạt ưu điểm như cường độ riêng cao, khả năng chống ăn mòn tốt và chịu nhiệt độ cao, hợp kim titan đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành hàng không vũ trụ, hải quân và hóa chất.
Titan nguyên chất công nghiệp là một loại vật liệu kết cấu kim loại có cường độ riêng cao và khả năng chống ăn mòn tốt, có độ dẻo cao và có khả năng biến dạng lớn ngay cả trong điều kiện biến dạng lạnh. Trong những năm gần đây, lá titan nguyên chất đã được sử dụng ngày càng nhiều ứng dụng, chẳng hạn như bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, tấm tôn cho các ứng dụng trong ngành điện phân và tấm rèm titan.
Tạo hình ép nguội là một phương pháp tạo hình quan trọng đối với lá kim loại. Ví dụ, tấm trao đổi nhiệt dạng tấm titan TA1 thường được hình thành bằng cách dập nguội và dải phải có đặc tính giãn nở tốt. Lá titan nguyên chất có những nhược điểm sau trong quá trình dập và tạo hình: (1) độ bật lại lớn, độ bền uốn của titan tương đối cao, mô đun đàn hồi nhỏ nên biến dạng đàn hồi cao và độ bật lại sau khi tạo hình lớn; (2) tính dị hướng của nhựa lớn, do dải và lá hợp kim titan được cuộn bằng phương pháp dải và không thể thay đổi hướng của dải trong quá trình sản xuất dải, do đó dải và lá nói chung có hiện tượng dị hướng cơ học đáng kể, đặc biệt là độ dẻo. Tính dị hướng sẽ ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tạo hình máy ép và thông thường độ dẻo ngang thấp hơn hướng dọc, dẫn đến nứt máy ép.
Trong bài báo này, hợp kim titan TA1 được lấy làm vật liệu thử nghiệm, được cắt lát trong quá trình sản xuất dải, sau đó được cán chéo để nghiên cứu ảnh hưởng của việc cán chéo đến tổ chức và tính chất của lá hợp kim titan TA1.
1 Vật liệu và phương pháp thử nghiệm
Trong bài báo này, hợp kim titan TA1 làm vật liệu thử nghiệm, thành phần của nó được thể hiện trong Bảng 1. Bọt titan được sử dụng để chế tạo phôi hợp kim titan TA1 bằng cách nấu chảy tự tiêu thụ chân không, sau đó rèn thành tấm có độ dày 155 mm, sau đó được cán nóng thành tấm mỏng, cuối cùng cán nguội tấm mỏng thành lá mỏng có độ dày 0,1 mm. Trong quá trình cán nguội lá mỏng từ các tấm mỏng, người ta sử dụng hai phương pháp cán: một là cán thông thường, tức là cán bằng phương pháp dải, không thể thay đổi hướng cán chéo; cách còn lại là cán chéo, tức là cắt một phần mẫu vảy, thay đổi hướng cán (quay 90 độ) trong quá trình cán tiếp theo, sau đó cán lại theo hướng ban đầu cho đến sản phẩm cuối cùng. Sau khi cán, các lá kim loại sử dụng phương pháp cán thông thường và cán chéo được ủ trong lò ủ chân không ở nhiệt độ lần lượt là 680, 700 và 720 độ trong 1 giờ.
Sau khi hoàn thành quá trình ủ, kính hiển vi quang học được sử dụng để quan sát cấu trúc vi mô của lá thử nghiệm và máy kéo được sử dụng để kiểm tra các đặc tính cơ học ở nhiệt độ phòng của lá thử nghiệm. Thử nghiệm độ bền kéo được thực hiện theo tiêu chuẩn GB/T 228.1-2010.
Phần kết luận
(1) Cấu trúc vi mô của các mẫu hợp kim titan TAl được ủ bằng cách cán chéo và cán thông thường đều bao gồm các hạt đẳng trục; So sánh hai phương pháp cán, có thể thấy kích thước hạt nhỏ hơn và tổ chức đồng nhất hơn sau khi cán chéo.
(2) Khi nhiệt độ ủ tăng lên, độ bền của vật liệu giảm dần và độ dẻo tăng dần.
(3) Sau khi cán chéo, độ bền của mẫu giảm và độ dẻo tăng, đồng thời mức độ bất đẳng hướng về độ bền và độ dẻo giảm đáng kể; đồng thời tỷ lệ cường độ uốn ngang giảm đáng kể.
(4) Kích thước hạt và cường độ năng suất tuân theo mối quan hệ Hall-Petch. Sau khi cuộn chéo, các giá trị σ0 thấp hơn đáng kể và các giá trị K đều dương; sau khi lăn thông thường, các giá trị σ0 cao hơn và các giá trị K đều âm.
