Propriedades Mecânicas dos Forjados de Liga de Titânio TC11
Propriedades Mecânicas dos Forjados de Liga de Titânio TC11
Efeito da Microestrutura nas Propriedades Mecânicas de Forjados de Liga de Titânio TC11
A liga de titânio TC11 pertence à liga de titânio tipo martensítico mais resistente ao calor, e sua composição nominal é Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. Possui alta resistência, bom desempenho em temperatura média, boa resistência à corrosão e resistência à fadiga. Tem as vantagens de alta resistência e pode ser reforçada por tratamento térmico. É o principal material para a fabricação de motores aeronáuticos, discos e lâminas de compressores de alta pressão, e também é usado para fabricar importantes componentes de suporte de pressão em aeronaves. A estrutura interna da liga determina seu desempenho final, e uma combinação razoável de estrutura e morfologia pode melhorar muito as propriedades mecânicas do material. Neste trabalho, diferentes microestruturas de fibras foram obtidas projetando diferentes processos de processamento térmico e tratamento térmico, e o efeito da microestrutura nas propriedades de tração à temperatura ambiente de forjados TC11 foi estudado e analisado.
1. Materiais e métodos de teste
O material usado no teste é a barra de liga de titânio TC11, e o ponto de transformação é 1005 graus -1010 graus . As matérias-primas utilizadas no teste são preparadas por diferentes processos de processamento térmico ou tratamento térmico para obter diferentes microestruturas. Mostra que o agente corrosivo usado na estrutura metalográfica é 10% HF mais 30% HNO3 mais 70% H2O. E use o software Image-ProPlus para caracterizar quantitativamente o conteúdo da fase primária: em seguida, teste as propriedades de tração à temperatura ambiente. O teste foi realizado na máquina de teste de material tipo 1185.
2. Resultados do teste e discussão
2.1 Influência nas propriedades mecânicas do TC11
figura 1mostra a microestrutura recozida de TC11 com diferentes teores equiaxiais. Os conteúdos da fase primária foram caracterizados quantitativamente pelo software Image-ProPlus. Os conteúdos da fase equiaxial foram 44 por cento, 39 por cento, 32 por cento e 40 por cento em sequência. Pode-se observar na Figura 1 que os conteúdos das fases primárias H1, H2 e H3 apresentam uma tendência decrescente; o conteúdo da fase equiaxial H4 é aproximadamente o mesmo que o de H2, mas seu tamanho e distribuição são diferentes. O tamanho de grão dentro da amostra H2 é uniforme, enquanto a amostra H4 tem uma óbvia "estrutura de conjunto duplo", e existem dois níveis de tamanho de grãos equiaxiais.
Figura 2mostra a relação correspondente entre as propriedades de tração de estufa e o teor de fase equiaxial de três peças forjadas de titânio TC11 H1, H2 e H3. Pode-se observar na Figura 2 que com o aumento do teor de fase equiaxial, a resistência do material diminui e a plasticidade aumenta ligeiramente. Isso porque com o aumento do teor de fase equiaxial no material, o teor de -transformante diminui, resultando em uma diminuição do teor da interface /fase, o que enfraquece o efeito de fixação das discordâncias, reduz a resistência do material, e melhora a plasticidade do material. ; Além disso, com o aumento do teor de fase equiaxial, intensifica-se o efeito de distribuição dos elementos de liga no interior do material, o que significa que o teor de Al da chapa no transformador diminui neste momento, resultando em uma diminuição da resistência do material. -transformador, que por sua vez leva a um aumento na força geral. diminui, enquanto como a plasticidade do material não é afetada pelo comportamento de escoamento, ela depende principalmente do tamanho dos aglomerados. Portanto, o efeito da distribuição dos elementos de liga na plasticidade é muito pequeno; finalmente, com o aumento do teor de fase equiaxial, a compatibilidade de deformação do material aumenta, resultando em um leve aumento na plasticidade. O efeito combinado desses três resulta em uma diminuição na resistência do material e um leve aumento na plasticidade com o aumento do teor de fase equiaxial.
tabela 1mostra a comparação das propriedades de tração à temperatura ambiente de H2 e H4. Pode ser visto na Tabela 1 que a resistência ao escoamento e o alongamento da amostra H4 são significativamente melhores do que os de H2, e a resistência à tração e o encolhimento da área são basicamente os mesmos. Pode ser visto pela análise de microestrutura que o tamanho médio de grão da amostra H4 é menor que o da amostra H2. De acordo com a fórmula de Hall-Petch: pode-se observar que quanto menor o tamanho médio de grão, maior o limite de escoamento do material. Isso ocorre porque o número de contornos de grão aumenta neste momento, resultando em um aumento na resistência ao movimento das discordâncias, o que aumenta a resistência à deformação do metal; por outro lado, a diminuição do tamanho médio de grão significa que o número de grãos aumenta, resultando em deformação plástica do material, podendo ser disperso em mais grãos, de modo que a coordenação de deformação do material aumenta, resultando em um aumento na alongamento.
2.2 O efeito da lamela secundária nas propriedades mecânicas do TC11
Na Figura 3, H5 e H6 são as microestruturas após serem resfriadas por diferentes meios de resfriamento na mesma temperatura de recozimento. A caracterização quantitativa do conteúdo da fase primária pelo software Image-ProPlus mostra que o conteúdo da fase é aproximadamente o mesmo, cerca de 30%, e o tamanho do gerenciador é de cerca de 14,8 um. Pode ser visto na Figura 3 que as amostras H5 e H6 têm morfologia de fase óbvia nas lamelas secundárias. A fase das lamelas secundárias na amostra H5 é em forma de bastonete curto, com uma relação de aspecto menor; as lamelas secundárias na amostra H6 são em forma de agulha fina e a proporção é maior que a da amostra H5.
A Tabela 2 mostra a comparação das propriedades de tração à temperatura ambiente de H6 e H5. Pode ser visto na Tabela 2 que a resistência da amostra H6 é significativamente melhor do que a da amostra H5, mas seu alongamento e encolhimento da área são ligeiramente diminuídos.
No caso de um determinado conteúdo, a proporção de -transformer também é fixada de acordo. Geometricamente falando, a área da superfície esférica é a menor para o mesmo volume. Como a -folha dentro do -transformador é mais destacada da forma equiaxial, ou seja, quanto maior a razão de aspecto, maior a razão da área de superfície e maior a interface de fase. O efeito de fixação da interface de fase nas discordâncias limita o deslizamento das discordâncias no interior dos grãos, resultando em um aumento da resistência das discordâncias quando elas se movem, o que aumenta a resistência à deformação do metal, aumentando assim a resistência do material e diminuindo sua resistência à deformação. plasticidade.
3. Conclusão
(1) Com o aumento do teor de fase, a resistência do material diminui e a plasticidade aumenta ligeiramente; a diminuição do tamanho médio de grão da fase equiaxial é benéfica para melhorar a forte plasticidade do material.
(2) Com o aumento da razão de aspecto da fase das lamelas secundárias, a resistência do material aumenta e a plasticidade diminui.
