Ti-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु छड़ों की सूक्ष्म संरचना और गुण

टीआई 1023 टाइटेनियम बारएयरोस्पेस क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह पेपर "उच्च-निम्न-उच्च-निम्न" प्रक्रिया के माध्यम से कई फोर्जिंग विकृतियों के माध्यम से 160 मिमी बार का उत्पादन करने के लिए झिंजियांग जियानग्रुन द्वारा उत्पादित 650 मिमी टीआई -1023 टाइटेनियम मिश्र धातु पिंड के उपयोग का परिचय देता है। बार के मैक्रोस्कोपिक, माइक्रोस्ट्रक्चर और यांत्रिक गुणों की तुलना और विश्लेषण किया गया, और परिणामों से पता चला कि: बार ने मैक्रोस्कोपिक रूप से एक समान फजी अनाज दिखाया, माइक्रोस्ट्रक्चर एक समान दो-चरण क्षेत्र प्रसंस्करण संरचना थी, और समान प्राथमिक चरण को समान रूप से वितरित किया गया था गणित का सवाल; गर्मी उपचार के बाद, बार के यांत्रिक गुण और अल्ट्रासोनिक पहचान प्रासंगिक मानकों की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

Ti 1023 टाइटेनियम बार उच्च विश्वसनीयता और कम लागत के साथ एक उच्च शक्ति और उच्च कठोरता वाला टाइटेनियम मिश्र धातु है। नाममात्र संरचना Ti-10V-2Fe{{6}Al है। छोटे आकार, कम फोर्जिंग तापमान और मजबूत तनाव संक्षारण प्रतिरोध के फायदे उच्च विश्वसनीयता और कम विनिर्माण लागत की डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं, इसलिए इसका व्यापक रूप से एयरोस्पेस क्षेत्र में उपयोग किया जाता है।

1. प्रयोग

प्रयोग में, ?65{7} तैयार करने के लिए कुल 2 टन 0ए-ग्रेड छोटे कण स्पंज टाइटेनियम और मल्टी-एलिमेंट मास्टर मिश्र धातु को एक वैक्यूम उपभोज्य इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी में तीन बार खिलाया और गलाया गया। } mmTi1023 टाइटेनियम मिश्र धातु पिंड। मुख्य घटक (द्रव्यमान अंश,%) V 9.0%~11.0% था, Fe 1.6%~2.2% है, Al 2.6%~3.4% है, और शेष Ti है, जो GJB1538 की आवश्यकताओं को पूरा करता है। रिसर को काटने, निचले हिस्से को काटने और पिंड के केंद्र को देखने के बाद, अक्षीय बाहरी सर्कल (चित्रा 1) के सिर, मध्य और पूंछ पर और क्रॉस सेक्शन की 9 बजे की स्थिति में नमूने लिए गए। (चित्रा 2), और मुख्य घटकों का परीक्षण परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा किया गया था। मिश्र धातु तत्वों (अल, वी, फ़े) और अन्य अशुद्धता तत्वों की सामग्री।

नमूना ब्लॉक की एक उचित मात्रा को Ti -1023 टाइटेनियम मिश्र धातु पिंड के सिर से काटा गया था, और + चरण / चरण के परिवर्तन तापमान को मेटलोग्राफिक विधि द्वारा 805 ~ 810 डिग्री के रूप में मापा गया था। समग्र पिंड को "उच्च-निम्न-उच्च-निम्न" प्रक्रिया मार्ग का उपयोग करके संसाधित और जाली बनाया जाता है, और एकल-चरण क्षेत्र (-चरण क्षेत्र) में बिलेट को खोलने के लिए 45/50MN फास्ट फोर्जिंग मशीन का उपयोग किया जाता है, और अंत में जाली बनाई जाती है 160 मिमी तैयार बार में।

GJB1538 मानक के अनुसार, Ti-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु की छड़ों की सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों को विभिन्न प्रदर्शन परीक्षणों के लिए 20 मिमी मोटे नमूना टुकड़ों और 80 मिमी लंबी नमूना छड़ों को काटने के लिए अनुदैर्ध्य दिशा के साथ 160 मिमी छड़ से काटा जाता है। सपाट सिरे पर उपचार के बाद आर स्थिति, स्पॉट (785 डिग्री ×1.5 एच डब्ल्यूसी{{8%) डिग्री ×8 एच एसी) और समाधान उम्र बढ़ने (775 डिग्री ×1.5 एच डब्ल्यूसी{{13%) डिग्री ×8 एच एसी) 20 मिमी मोटे नमूने की संरचना आकृति विज्ञान का निरीक्षण करने और मेटलोग्राफिक तस्वीरें लेने के लिए ICX41M मेटलोग्राफिक माइक्रोस्कोप का उपयोग करें। 80 मिमी लंबे सैंपल बार को मफल फर्नेस में 775 डिग्री × 1.5 एच डब्ल्यूसी +540 डिग्री × 8 एच एसी पर गर्म करने के बाद, क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर नमूनों को सैंपल शीट के डी/4 पर काटा जाता है। एच-5550के अर्ध-स्वचालित बैंड आरा बिलेट को मानक आवश्यकताओं के अनुसार एक यांत्रिक प्रदर्शन परीक्षण नमूने में मशीनीकृत किया जाता है, और कमरे के तापमान पर यांत्रिक प्रदर्शन का तन्यता परीक्षण उस पर किया जाता है, और तन्यता परीक्षण CMT5205 तन्यता परीक्षण मशीन पर मापा जाता है। उसी समय, तैयार सलाखों पर संपर्क अल्ट्रासोनिक गैर-विनाशकारी परीक्षण किया जाता है।

2. परिणाम और विश्लेषण

2.1. पिंड की रासायनिक संरचना का विश्लेषण

उत्पाद नमूना आवश्यकताओं के अनुसार, विभिन्न भागों में मुख्य मिश्र धातु तत्वों की सामग्री का पता लगाने के लिए पिंड सतह के अनुदैर्ध्य सिर, मध्य, पूंछ और क्रॉस सेक्शन में 9 बिंदुओं पर नमूने लिए गए थे। परीक्षण के परिणामों से पता चला कि पिंड की रासायनिक संरचना प्रासंगिक तकनीकी मानकों की आवश्यकताओं को पूरा करती है। विशेष रूप से, अनुदैर्ध्य सतह के सिर और पूंछ पर अशुद्धता तत्वों (सी, एन, ओ, एच) की सामग्री के परीक्षण के परिणाम सभी मानक सीमा की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, जो दर्शाता है कि पिंड में उच्च स्तर की शुद्धता है।

पिंड की वैक्यूम उपभोज्य चाप गलाने की प्रक्रिया के दौरान, Fe तत्व होता है जो पृथक्करण के लिए प्रवण होता है, और पिंड गलाने के दौरान अमानवीय संरचना या पृथक्करण हो सकता है। टाइटेनियम मिश्र धातु चरण आरेख और मिश्र धातु जमने के सिद्धांत के अनुसार, सामान्य जमने की स्थिति के तहत, पृथक्करण गुणांक k 1 से अधिक या उसके बराबर वाले मिश्र धातु तत्वों में पृथक्करण का खतरा नहीं होता है, जब तक कि मिश्र धातु तत्व और मध्यवर्ती मिश्र धातु गलाने के दौरान पर्याप्त रूप से समरूप नहीं होते हैं। प्रक्रिया; पृथक्करण गुणांक k< 1 alloy elements, even if the alloy is uniform in the molten state, there is still a certain difference between the solid phase composition and the liquid phase composition at the same temperature during solidification, and the element content in the liquid phase is always higher than that in the solid phase, which leads to casting Ingots tend to segregate in the middle and head.

कुल मिलाकर, Ti-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु 2 t ग्रेड पिंड में मुख्य मिश्रधातु तत्वों की रासायनिक संरचना समान रूप से वितरित है और शुद्धता अच्छी है, जो सभी पिंड की तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। प्रक्रिया नियंत्रण और अन्य पहलू उचित और व्यवहार्य हैं।

2.2. बार्स की सूक्ष्म संरचना और आकृति विज्ञान विश्लेषण

सतह के क्षरण के लिए 160 मिमी बार के सिर और पूंछ से काटे गए Ti{0}} टाइटेनियम मिश्र धातु की जाली अवस्था (R अवस्था) तस्वीरें।

बड़े टन भार के दबाव के साथ 4500 टी फास्ट फोर्जिंग मशीन को अपनाएं, मल्टी-फायर फोर्जिंग सिल्लियों के लिए "उच्च-निम्न-उच्च-निम्न" प्रक्रिया मार्ग को अपनाएं, एज़-कास्ट अनाज को पूरी तरह से तोड़ें, और बिलेट्स के फोर्जिंग प्रवेश में सुधार के लिए बिलेट्स के लिए रिवर्स फोर्जिंग का उपयोग करें। गुण, बार की संरचना को और अधिक समान बनाते हैं। फोर्जिंग प्रक्रिया धीमी अनाज वृद्धि की प्रसंस्करण विशेषताओं का उपयोग करती है जब निकट मिश्र धातु का मैट्रिक्स तेजी से पुन: क्रिस्टलीकरण पूरा करता है, ताकि धातु के अनाज बार-बार टूट जाएं, उप-अनाज विलय और बढ़ें, और अनाज सीमा प्रवासन प्रक्रिया, अंतिम बार संरचना एक समान होता है, जो बार की एक समान संरचना और अच्छे प्रदर्शन के लिए एक अच्छी नींव रखता है।

पिंड के सिर की स्थिति के अनुरूप बार नमूना शीट से विभिन्न क्षेत्रों (किनारे, डी/4 और कोर) के अनुप्रस्थ नमूने काटें, ठोस समाधान और उम्र बढ़ने की गर्मी उपचार के बाद आर राज्य और इसकी सूक्ष्म संरचना का निरीक्षण करें,

2.3. बार स्पॉट का पता लगाने के परिणाम

Ti{0}} टाइटेनियम मिश्र धातु में Fe तत्व का संतुलन वितरण स्थिरांक 0.3 है, जिसमें पृथक्करण की एक बड़ी प्रवृत्ति है। Ti-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु में धब्बे बनने का मुख्य कारण यह है कि "Fe" मिश्र धातु सामग्री के स्थानीय पृथक्करण और संवर्धन के कारण मैट्रिक्स की तुलना में इस भाग का परिवर्तन तापमान कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप गठन होता है Fe-समृद्ध क्षेत्र जिनमें प्राथमिक-चरण शामिल नहीं है या अपेक्षाकृत दुर्लभ-चरण सामग्री है। क्षेत्र, अर्थात् धब्बे, धब्बे मिश्र धातु की प्लास्टिसिटी और कम चक्र थकान जीवन को गंभीर रूप से प्रभावित कर सकते हैं।

टीबी6 मिश्र धातु सिल्लियों में Fe की असमान संरचना धब्बों के निर्माण के लिए "जन्मजात" कारक है, और बाद की थर्मल प्रसंस्करण और गर्मी उपचार प्रक्रियाएं "अधिग्रहीत" कारक हैं जो धब्बों के निर्माण को प्रभावित करती हैं। GJB1538 में ताप उपचार प्रक्रिया के अनुसार, छड़ें तैयार करने के लिए 785 डिग्री ×1.5 h WC+530 डिग्री ×8 h AC का चयन किया गया। बार के अवलोकन से पता चलता है कि स्थूल रूप में बार में कोई असामान्य घटना नहीं है; जबकि माइक्रोस्ट्रक्चर में समान प्राथमिक चरण की सामग्री लगभग 15% है, जो जीजेबी1538 में 10% से अधिक की प्राथमिक चरण सामग्री की मानक आवश्यकता को पूरा करती है।

3 निष्कर्ष

(1) गलाने से निर्मित टाइटेनियम मिश्र धातु पिंड 0ए ग्रेड छोटे कण स्पंज टाइटेनियम और बहु-तत्व मास्टर मिश्र धातु में अच्छी संरचना एकरूपता है, और पिंड मानक आवश्यकताओं को पूरा करता है।

(2) उच्च-आवर्धन संरचना, कम-आवर्धन संरचना और अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाने वाले बार तैयार करने के लिए "उच्च-निम्न-उच्च-निम्न" प्रक्रिया का उपयोग करके कई आग के साथ पिंड बनाया जाता है जो जीजेबी1538 मानक की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

(3) उपयुक्त ताप उपचार प्रक्रिया अपनाने से, रॉड की ताकत क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दिशाओं में बहुत कम अंतर होती है, प्रत्येक बिंदु की एकरूपता अच्छी होती है, और यांत्रिक गुण GJB1538 मानक की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।