ผลของการประมวลผลทางความร้อนเชิงกลต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมไททาเนียม Ti600

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมการบิน เพื่อตอบสนองความต้องการของการออกแบบเครื่องบินใหม่ ประเทศต่างๆ ทั่วโลกจึงแข่งขันกันเพื่อพัฒนาโลหะผสมไทเทเนียมสำหรับการใช้งานในระยะยาวที่สูงกว่า 600 องศา ในปัจจุบัน การพัฒนาโลหะผสมไทเทเนียมอุณหภูมิสูงมุ่งเน้นไปที่ระบบ Ti-A1-Zr-Sn-Mo-Si เป็นหลัก ประเทศต่างๆ ได้พัฒนาโลหะผสมไทเทเนียมอุณหภูมิสูงหลายชนิดที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมสำหรับการใช้งานที่ 600 องศา และโลหะผสมชุดนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นระบบโลหะผสมไทเทเนียมอุณหภูมิสูงที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด โลหะผสม Ti600 เป็นโลหะผสมไทเทเนียมอุณหภูมิสูงชนิดใกล้อัลฟาที่พัฒนาโดยสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงเหนือของ โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการใช้งานของเครื่องยนต์การบินเป็นหลัก โลหะผสม Ti600 เป็นโลหะผสมไทเทเนียมอุณหภูมิสูงชนิดใกล้อัลฟา พัฒนาโดยสถาบันวิจัยโลหะนอกกลุ่มเหล็กตะวันตกเฉียงเหนือ ซึ่งได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานเครื่องยนต์การบินและอวกาศเป็นหลัก ส่วนประกอบของมันอิงตามซีรีส์โลหะผสมข้างต้น โดยมีการเพิ่มธาตุหายาก Y ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐานการออกแบบสำหรับโลหะผสมไทเทเนียมที่มีอุณหภูมิสูง และคาดว่าจะกลายเป็นวัสดุการบินและอวกาศ สำหรับการผลิตส่วนประกอบพิเศษที่มีรูปร่างเหมือนจานและใบมีดของคอมเพรสเซอร์ ถือว่าจำเป็นต้องปรับสภาวะการประมวลผลทางความร้อนเชิงกลให้เหมาะสมเพื่อควบคุมคุณลักษณะคุณสมบัติทางกลและโครงสร้างจุลภาค ดังนั้น การชี้แจงความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างจุลภาคและพารามิเตอร์การประมวลผลทางกลความร้อนจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตโลหะผสมไทเทเนียม Ti600

วัสดุที่ใช้ในการทดสอบคือโลหะผสมไททาเนียม Ti600 ที่มีองค์ประกอบระบุเป็น (wt.%) Ti-6Al-2.8Sn-4Zr -0.5Mo-0.4Si-0.1Y และอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านอยู่ที่ประมาณ 1010 องศา วัสดุที่ใช้ในการทดสอบคือโลหะผสมไททาเนียม Ti600 โดยมีองค์ประกอบระบุ (wt.%) Ti-6Al-2.8Sn-4Zr-0.5Mo{{20 }}.4Si-0.1ป. แท่งโลหะผสม Ti600 ในสภาพตามที่ส่งมอบนั้นอยู่ภายใต้การปลอมแปลงโซนเฟส และโครงสร้างจุลภาคเริ่มต้นประกอบด้วยแผ่นยาว 30-40 ไมโครเมตร × กว้าง 2 ไมโครเมตร และมีเฟสขนาดใหญ่ที่คิดเป็นประมาณ 10% ของการเปลี่ยนแปลงแบบละเอียด เมทริกซ์ การทดสอบการบีบอัดไอโซเทอร์มอลดำเนินการบนเครื่องจำลองความร้อน Gleeble-1500 ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ โดยมีช่วงอุณหภูมิการเปลี่ยนรูป 800 ถึง 1100 องศา อัตราความเครียด 0.001, 0.01, 0.1, 1 และ 10 วินาที-1 และ ชิ้นงานที่มีแรงอัดสูงถึง 70% ทันทีหลังจากการบีบอัดความร้อน ชิ้นงานจะถูกดับด้วยน้ำเพื่อปกป้ององค์กรที่เปลี่ยนรูปด้วยความร้อน ผลการทดสอบพบว่า:
อุณหภูมิการเปลี่ยนรูปมีอิทธิพลอย่างมากต่อโครงสร้างจุลภาค การประมวลผลที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่าน (800 ถึง 950 องศา) จะพบการเกิดทรงกลมแบบไดนามิกอย่างชัดเจนในชิ้นงานที่มีรูปร่างผิดปกติเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การตัดเฉือนที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่าน (1,000 ถึง 1100 องศา) การยืดตัวของเกรนเกิดขึ้นในระนาบตั้งฉากกับทิศทางการตีขึ้นรูป พบเกล็ดมาร์เทนซิติกแบบแอคคูลาร์ที่ไม่ต่อเนื่องบางส่วนภายในเกรนที่ถูกเปลี่ยนรูป
อัตราความเครียดส่งผลต่อการเปลี่ยนรูปของโลหะผสม Ti600 โดยสิ้นเชิง เมื่ออัตราความเครียด (0.1-10 s-1) เพิ่มขึ้น สะเก็ดที่ยืดออกจะบิดตัวมากขึ้น และการแตกหักของโครงสร้างลาเมลลาร์ปรากฏอย่างชัดเจนภายใต้เงื่อนไขการประมวลผล +
กลไกการอ่อนตัวลงของโลหะผสม Ti600 ที่กดร้อนที่ 1,000 ถึง 1,100 องศาส่วนใหญ่เป็นการคืนตัวแบบไดนามิก และการก่อตัวของผลึกย่อยและผนังเคลื่อนเป็นลักษณะทางโครงสร้างจุลภาคทั่วไปที่สังเกตได้ในเฟสเดียว
การประมวลผลในพื้นที่เฟส + (800 ถึง 950 องศา ) ช่วยลดทั้งความเครียดทางรีโอโลยีด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและลดอัตราความเครียด กลไกการทำให้อ่อนลงส่วนใหญ่เป็นการทำให้เป็นทรงกลมแบบไดนามิกของแผ่นภายใน -เกรน