Mechanische Eigenschaften von Schmiedestücken aus Titanlegierung TC11

Mechanische Eigenschaften von Schmiedestücken aus Titanlegierung TC11

Einfluss der Mikrostruktur auf die mechanischen Eigenschaften von Schmiedestücken aus TC11-Titanlegierung

Die TC11-Titanlegierung gehört zur wärmefesten Titanlegierung vom martensitischen Plus-Typ, und ihre nominelle Zusammensetzung ist Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. Es hat eine hohe Festigkeit, eine gute Leistung bei mittleren Temperaturen, eine gute Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit. Es hat die Vorteile einer hohen Festigkeit und kann durch Wärmebehandlung verstärkt werden. Es ist das Hauptmaterial für die Herstellung von Flugtriebwerken, Hochdruckverdichterscheiben und -schaufeln und wird auch zur Herstellung wichtiger drucktragender Komponenten in Flugzeugen verwendet. Die innere Struktur der Legierung bestimmt ihre endgültige Leistung, und eine vernünftige Kombination aus Struktur und Morphologie kann die mechanischen Eigenschaften des Materials erheblich verbessern. In diesem Artikel wurden verschiedene Fasermikrostrukturen durch die Gestaltung verschiedener thermischer Verarbeitungs- und Wärmebehandlungsprozesse erhalten, und die Auswirkung der Mikrostruktur auf die Zugeigenschaften von TC11-Schmiedeteilen bei Raumtemperatur wurde untersucht und analysiert.

1. Testmaterialien und -methoden

Das im Test verwendete Material ist ein Stab aus Titanlegierung TC11, und der Umwandlungspunkt ist 1005 Grad -1010 Grad. Die im Test verwendeten Rohmaterialien werden durch verschiedene thermische Verarbeitungs- oder Wärmebehandlungsprozesse vorbereitet, um unterschiedliche Mikrostrukturen zu erhalten. Es zeigt, dass das in der metallografischen Struktur verwendete Korrosionsmittel 10 Prozent HF plus 30 Prozent HNO3 plus 70 Prozent H2O ist. Verwenden Sie die Image-ProPlus-Software, um den Inhalt der Primärphase quantitativ zu charakterisieren: Testen Sie dann die Zugfestigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur. Die Prüfung wurde auf der Materialprüfmaschine Typ 1185 durchgeführt.

2. Testergebnisse und Diskussion

2.1 Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von TC11

Abbildung 1zeigt die getemperte Mikrostruktur von TC11 mit unterschiedlichen gleichachsigen Gehalten. Die Inhalte der Primärphase wurden quantitativ durch die Image-ProPlus-Software charakterisiert. Die Gehalte der gleichachsigen Phase betrugen nacheinander 44 Prozent, 39 Prozent, 32 Prozent und 40 Prozent. Aus Abbildung 1 ist ersichtlich, dass die Gehalte der Primärphasen H1, H2 und H3 einen abnehmenden Trend zeigen; Der Gehalt der gleichachsigen H4-Phase ist ungefähr derselbe wie der von H2, aber seine Größe und Verteilung sind unterschiedlich. Die Korngröße innerhalb der H2-Probe ist einheitlich, während die H4-Probe eine offensichtliche "Double-Set-Struktur" aufweist und es zwei Größenniveaus von gleichachsigen Körnern gibt.

Figur 2zeigt die entsprechende Beziehung zwischen den Gewächshaus-Zugeigenschaften und dem Gehalt an gleichachsiger Phase von drei TC11-Titan-Schmiedeteilen H1, H2 und H3. Aus Bild 2 ist ersichtlich, dass mit zunehmendem Anteil der gleichachsigen Phase die Festigkeit des Materials abnimmt und die Plastizität leicht zunimmt. Dies liegt daran, dass mit der Zunahme des Gehalts an gleichachsiger Phase im Material der Gehalt an -Transformanten abnimmt, was zu einer Abnahme des Gehalts an der /-Phasengrenzfläche führt, was den Pinning-Effekt von Versetzungen schwächt, die Festigkeit des Materials verringert, und verbessert die Plastizität des Materials. ; Außerdem intensiviert sich mit zunehmendem Gehalt an gleichachsiger Phase der Verteilungseffekt von Legierungselementen im Inneren des Materials, was bedeutet, dass der Al-Gehalt des Blechs im -Transformator zu diesem Zeitpunkt abnimmt, was zu einer Abnahme der Festigkeit des Blechs führt -Transformator, was wiederum zu einer Erhöhung der Gesamtfestigkeit führt. ab, während die Plastizität des Materials nicht vom Fließverhalten beeinflusst wird, hängt sie hauptsächlich von der Größe der -Cluster ab. Daher ist die Auswirkung der Legierungselementverteilung auf die Plastizität sehr gering; schließlich steigt mit zunehmendem Gehalt an gleichachsigen Phasen die Verformungsverträglichkeit des Materials, was zu einer leichten Erhöhung der Plastizität führt. Die kombinierte Wirkung dieser drei führt zu einer Verringerung der Festigkeit des Materials und einer leichten Erhöhung der Plastizität mit einer Erhöhung des Gehalts an gleichachsiger Phase.

Tabelle 1zeigt den Vergleich der Raumtemperatur-Zugeigenschaften von H2 und H4. Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Streckgrenze und Dehnung der H4-Probe deutlich besser sind als die von H2, und die Zugfestigkeit und Flächenschrumpfung im Wesentlichen gleich sind. Aus der Mikrostrukturanalyse ist ersichtlich, dass die durchschnittliche Korngröße der H4-Probe kleiner ist als die der H2-Probe. Nach der Hall-Petch-Formel gilt: Je kleiner die durchschnittliche Korngröße, desto höher die Streckgrenze des Materials. Dies liegt daran, dass die Anzahl der Korngrenzen zu diesem Zeitpunkt zunimmt, was zu einer Erhöhung des Widerstands der Versetzungsbewegung führt, was den Verformungswiderstand des Metalls erhöht; Andererseits bedeutet die Abnahme der durchschnittlichen Korngröße, dass die Anzahl der Körner zunimmt, was zu einer plastischen Verformung des Materials führt. Es kann in mehr Körner dispergiert werden, so dass die Verformungskoordination des Materials zunimmt, was zu einer Zunahme von führt Verlängerung.

2.2 Die Auswirkung der Sekundärlamelle auf die mechanischen Eigenschaften von TC11

In Abbildung 3 sind H5 und H6 die Mikrostrukturen nach dem Abkühlen durch unterschiedliche Kühlmedien bei gleicher Glühtemperatur. Die quantitative Charakterisierung des Primärphasengehalts durch die Image-ProPlus-Software zeigt, dass der Phasengehalt ungefähr gleich ist, etwa 30 Prozent, und die Managergröße etwa 14,8 um beträgt. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die H5- und H6-Proben eine offensichtliche -Phasen-Morphologie in den Sekundärlamellen aufweisen. Die Phase der Sekundärlamellen in der H5-Probe ist kurz stäbchenförmig mit einem kleineren Seitenverhältnis; die Sekundärlamellen in der H6-Probe sind fein nadelförmig, und das Seitenverhältnis ist höher als das der H5-Probe.

Tabelle 2 zeigt den Vergleich der Zugeigenschaften bei Raumtemperatur von H6 und H5. Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die Festigkeit der H6-Probe deutlich besser ist als die der H5-Probe, aber ihre Dehnung und Flächenschrumpfung sind leicht verringert.

Bei einem bestimmten Gehalt wird auch der Anteil an -Transformator entsprechend festgelegt. Geometrisch gesehen ist die Kugeloberfläche bei gleichem Volumen am kleinsten. Da das -Blatt innerhalb des -Transformators weiter von der gleichachsigen Form abgelöst ist, d. h. je größer das Aspektverhältnis ist, desto größer ist das Oberflächenbereichsverhältnis und desto größer ist die Phasengrenzfläche. Der Pinning-Effekt der Phasengrenzfläche auf Versetzungen begrenzt das Verrutschen von Versetzungen innerhalb der Körner, was zu einer Erhöhung des Widerstands der Versetzungen führt, wenn sie sich bewegen, was den Verformungswiderstand des Metalls erhöht, wodurch die Festigkeit des Materials erhöht und verringert wird Plastizität.

3. Fazit

(1) Mit zunehmendem Phasengehalt nimmt die Festigkeit des Materials ab und die Plastizität nimmt leicht zu; die Verringerung der durchschnittlichen Korngröße der gleichachsigen Phase ist vorteilhaft, um die starke Plastizität des Materials zu verbessern.

(2) Mit der Erhöhung des Aspektverhältnisses der Phase der Sekundärlamellen nimmt die Festigkeit des Materials zu und die Plastizität ab.