Ảnh hưởng của quá trình xử lý cơ nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc vi mô của hợp kim titan Ti600

Với sự phát triển nhanh chóng của ngành hàng không, để đáp ứng yêu cầu thiết kế máy bay mới, các nước trên thế giới đang cạnh tranh để phát triển hợp kim titan để sử dụng lâu dài ở nhiệt độ trên 600 độ. Hiện nay, việc phát triển hợp kim titan nhiệt độ cao chủ yếu tập trung vào hệ thống Ti-A1-Zr-Sn-Mo-Si, các nước đã phát triển một số hợp kim titan nhiệt độ cao với hiệu suất tuyệt vời để sử dụng ở 600 độ, và loạt hợp kim này đã được chứng minh là hệ thống hợp kim titan nhiệt độ cao thành công nhất. Hợp kim Ti600 là một loại hợp kim titan nhiệt độ cao loại gần alpha được phát triển bởi Viện nghiên cứu kim loại màu Tây Bắc và nó được thiết kế chủ yếu vì yêu cầu ứng dụng của động cơ hàng không. Hợp kim Ti600 là hợp kim titan nhiệt độ cao loại gần alpha được phát triển bởi Viện nghiên cứu kim loại màu Tây Bắc, được thiết kế chủ yếu cho các ứng dụng động cơ hàng không vũ trụ. Thành phần của nó dựa trên loạt hợp kim trên với việc bổ sung nguyên tố đất hiếm Y, phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế cho hợp kim titan nhiệt độ cao và do đó dự kiến ​​sẽ trở thành vật liệu hàng không vũ trụ. Để sản xuất các bộ phận đặc biệt có hình dạng như đĩa và cánh máy nén, cần tối ưu hóa các điều kiện xử lý cơ nhiệt để kiểm soát các đặc tính cơ-cấu trúc vi mô. Vì vậy, việc làm rõ mối quan hệ giữa vi cấu trúc và các thông số xử lý cơ nhiệt là cần thiết để sản xuất hợp kim titan Ti600.

Vật liệu được sử dụng cho thử nghiệm là hợp kim titan Ti600 với thành phần danh nghĩa là (wt.%) Ti-6Al-2.8Sn-4Zr -0.5Mo-0.4Si-0.1Y và nhiệt độ chuyển tiếp của nó là khoảng 1010 độ . Vật liệu được sử dụng cho thử nghiệm là hợp kim titan Ti600 với thành phần danh nghĩa là (wt.%) Ti-6Al-2.8Sn-4Zr-0.5Mo{{20 }}.4Si-0.1Y. Các thanh hợp kim Ti600 ở điều kiện như được giao đã được rèn theo vùng pha và cấu trúc vi mô ban đầu bao gồm các tấm mỏng 30-40 μm dài × rộng 2 μm và một pha lớn chiếm khoảng 10% biến đổi mịn ma trận. Các thử nghiệm nén đẳng nhiệt được thực hiện trên bộ mô phỏng nhiệt Gleeble{31}} được điều khiển bằng máy tính với phạm vi nhiệt độ biến dạng từ 800 đến 1100 độ, tốc độ biến dạng là 0,001, 0,01, 0,1, 1 và 10 giây-1, và mẫu có độ nén cao 70%. Ngay sau khi nén nhiệt, mẫu thử được làm nguội bằng nước để bảo vệ tổ chức bị biến dạng do nhiệt. Kết quả thử nghiệm cho thấy:
Nhiệt độ biến dạng có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc vi mô. Xử lý ở nhiệt độ dưới nhiệt độ chuyển tiếp (800 đến 950 độ), hiện tượng hình cầu động được nhận thấy rõ ràng ở các mẫu bị biến dạng khi nhiệt độ tăng. Gia công ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chuyển tiếp (1000 đến 1100 độ), độ giãn dài của hạt xảy ra trong mặt phẳng vuông góc với hướng rèn. Một số mảnh martensitic hình kim không liên tục được tìm thấy trong các hạt biến đổi.
Tốc độ biến dạng ảnh hưởng hoàn toàn đến sự biến dạng của hợp kim Ti600. Khi tốc độ biến dạng (0.1-10 s-1) tăng lên, các mảnh dài xoắn lại nhiều hơn và vết nứt của tổ chức dạng lớp xuất hiện rõ ràng trong + điều kiện xử lý.
Cơ chế làm mềm của hợp kim Ti600 được ép nóng ở nhiệt độ 1000 đến 1100 độ chủ yếu là sự phục hồi động, và sự hình thành các tinh thể con và thành trật khớp là những đặc điểm cấu trúc vi mô điển hình được quan sát thấy trong một pha.
Xử lý ở vùng pha + (800 đến 950 độ) làm giảm cả ứng suất lưu biến khi tăng nhiệt độ và giảm tốc độ biến dạng. Cơ chế làm mềm chủ yếu là sự hình cầu hóa động của các tấm bên trong các hạt.