Sự phát triển cấu trúc vi mô và tối ưu hóa đặc tính của tấm cán nóng hợp kim titan TA10

Trong các môi trường dịch vụ khắc nghiệt như hóa dầu, đóng tàu, kỹ thuật điện hạt nhân và môi trường biển, vật liệu phải đối mặt với nhiều thách thức như nhiệt độ cao, áp suất cao và ăn mòn mạnh, đặt ra yêu cầu cao về hiệu suất toàn diện của vật liệu, đặc biệt là khả năng chống ăn mòn. Hợp kim titan và titan nổi bật với mật độ thấp, độ bền cao, độ dẻo dai cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và đã trở thành vật liệu chính trong các lĩnh vực này. Tuy nhiên, khả năng chống ăn mòn của hợp kim titan trong một số điều kiện nhất định, chẳng hạn như khả năng chống ăn mòn bằng cách giảm axit và ăn mòn kẽ hở, vẫn cần được cải thiện. Vì lý do này, hợp kim titan TA10 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) đã được phát triển, không chứa kim loại hiếm, có khả năng xử lý tuyệt vời và có khả năng chống axit khử tuyệt vời, chịu được nhiệt độ cao. ăn mòn clorua và ăn mòn kẽ hở và được sử dụng rộng rãi trong một số lĩnh vực quan trọng.
Mặc dù có nhiều ưu điểm của hợp kim titan TA10 nhưng giá thành cao vẫn là yếu tố chính hạn chế ứng dụng rộng rãi của nó. Điều này chủ yếu là do chi phí nguyên liệu xốp titan cao, sự phức tạp của quá trình nấu chảy chân không nhiều lần và quy trình xử lý dài. Để giảm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất, việc sử dụng phương pháp nấu chảy chùm tia điện tử kết hợp với công nghệ cán nóng để chế tạo cuộn dây dải hợp kim titan TA10 đã trở thành một quy trình sản xuất sáng tạo. Quá trình này không chỉ rút ngắn đáng kể quy trình xử lý mà còn tăng năng suất và giảm chi phí chung.

Gần đây, Đại học Công nghệ Thẩm Dương và Viện Khoa học Trung Quốc về Kim loại và Nhóm nghiên cứu Công nghiệp Titan Vân Nam trên tạp chí "đúc đặc biệt và hợp kim kim loại màu" đã công bố kết quả nghiên cứu mới nhất, một cuộc thảo luận chuyên sâu về cán nóng 930 độ trên cấu trúc vi mô của tấm hợp kim titan TA10 và các tính chất cơ học ở nhiệt độ phòng khi va chạm. Nghiên cứu cho thấy quá trình cán nóng tinh luyện hiệu quả cấu trúc vi mô của hợp kim titan TA10, tạo thành cấu trúc phức tạp bao gồm ma trận, các hạt Ti2Ni ở ranh giới hạt và các hạt pha mịn phân bố khuếch tán trong ma trận. Đặc điểm cấu trúc vi mô này không chỉ giúp tăng cường khả năng chống ăn mòn của vật liệu mà còn làm cho các tính chất cơ học của nó thể hiện tính dị hướng mạnh, đặc biệt là theo hướng ngang, mô đun Young, cường độ chảy và độ bền kéo tốt hơn hướng lăn.
Tổng quan về phương pháp nghiên cứu:
Chuẩn bị nguyên liệu: các tấm hợp kim Ti-0.3Mo-0.8Ni được nung chảy trong lò tầng lạnh chùm tia điện tử, sau đó được xử lý chống oxy hóa và nung nóng trước ở nhiệt độ 930 độ để giữ và cuối cùng được cán thành tấm với độ dày 3 mm bằng máy cán nóng 1450 mm.
Phân tích vi cấu trúc: Sử dụng kính hiển vi luyện kim, kính hiển vi điện tử quét và kính hiển vi điện tử truyền qua, kết hợp với phân tích nguyên tố EDS, cấu trúc vi mô của các tấm đúc và cán được quan sát và phân tích chi tiết.
Kiểm tra tính chất cơ học: Chuẩn bị mẫu thử kéo theo phương pháp tiêu chuẩn và kiểm tra tính chất cơ lý ở nhiệt độ phòng trên máy kiểm tra độ bền kéo điện tử, bao gồm cường độ năng suất, độ bền kéo và các chỉ tiêu chính khác.
Điểm nổi bật của kết quả nghiên cứu:
Quá trình cán nóng cải thiện đáng kể cấu trúc vi mô của hợp kim titan TA10, tinh chế các hạt và thúc đẩy sự phân bố khuếch tán của các hạt -phase.
Tấm cán có đặc tính cơ học ngang tuyệt vời, hỗ trợ mạnh mẽ cho việc ứng dụng vật liệu theo các hướng khác nhau.
Nghiên cứu cho thấy mối liên hệ nội tại giữa cấu trúc vi mô và tính chất cơ học, cung cấp cơ sở khoa học cho việc tối ưu hóa và ứng dụng hơn nữa hợp kim titan TA10.
Tóm lại, nghiên cứu về sự phát triển cấu trúc vi mô và tối ưu hóa đặc tính của tấm cán nóng hợp kim titan TA10 không chỉ cung cấp ý tưởng mới cho việc chế tạo vật liệu hợp kim titan với chi phí thấp và hiệu quả cao mà còn đặt nền tảng vững chắc cho việc cải tiến hiệu suất toàn diện của vật liệu trong môi trường dịch vụ khắc nghiệt.