1. Forging Effect Termal
Wara ċertu grad ta 'inġot ta' liga tat-titanju b'temperatura għolja ġie ffalsifikat fuq magna tal-forġa mgħaġġla, ġie msaħħan u ffalsifikat f'bar ta '165mm fir-reġjun + b'żewġ fażijiet għal bosta drabi. Wara t-trattament tas-sħana, il-makrostruttura tagħha ġiet osservata bħala struttura tal-kristall fuzzy, u l-mikrostruttura tagħha kienet struttura ekwiaxed, li hija struttura ideali ekwiaxed ta '+ fażi ta' liga tat-titanju b'żewġ fażijiet. Ir-ritratt tal-mikrostruttura huwa muri fil-Figura 1A. Wara li l-bar φ 165 mm ġie msaħħaħ u maqtugħ, ġie msaħħan f'5 0 grad taħt il-punt ta 'trasformazzjoni tal-fażi u ffalsifikat fi billetta kwadra ta' 110 mm × 110 mm fuq martell idrawliku ta '30 kN. Meta l-billetta kwadra ġiet sussegwentement mifruda u analizzata, instab li l-qalba kienet ċara kristall. Ir-ritratt tal-mikrostruttura huwa muri fil-Figura 1B. Il-mikrostruttura hija rotazzjoni tal-lath +, li hija struttura tipika ta 'Widmanstatten bi konfini ċari tal-qamħ. Jappartjeni għall-istruttura msaħħna żżejjed fil-liga tat-titanju. Il-kristall semi-ċar huwa 20 sa 30 mm 'il bogħod mill-wiċċ. Ir-ritratt tal-mikrostruttura huwa muri fil-Figura 1C. Il-mikrostruttura hija lath + rotazzjoni ekwiaxed +. In-numru ta 'ekwiaxed huwa rari, in-numru ta' laths huwa kbir, u hemm konfini tal-qamħ imqassma b'mod mhux kontinwu; Il-firxa ta '0 sa 20 mm mill-wiċċ hija kristall imħawwad.
Lott ta 'vireg tat-titanju TC4 φ80mm għandu mikrostruttura tipika ekwiaxed (ara l-Figura 2A), u l-kontenut primarju ekwiaxed huwa aktar minn 70%. Wara l-forġa ta 'die fuq martell ta' tisħin f'940 grad (punt ta 'trasformazzjoni ta' liga 995 grad), il-mikrostruttura tal-qalba tal-forġa tad-die hija murija fil-Figura 2B, u l-kontenut primarju ekwiaxed huwa biss madwar 15%, li huwa kkawżat minn sħana żejda tat-temperatura tal-forġa.
Ligi tat-titanju deformati 'l fuq mill-punt ta' transizzjoni tal-fażi (+ / temperatura tat-trasformazzjoni) biex jinkisbu strutturi tal-basketweave jew strutturi ta 'widmanstatten bi plastiċità fqira u proprjetajiet ta' għeja. Għalhekk, ħafna mill-istandards tekniċi tal-prodott tal-liga tat-titanju jirrikjedu li l-mikrostrutturi ta 'kważi-tip u + - prodotti ta' liga tat-titanju b'fażi doppja huma ġeneralment strutturi ekwiaxed jew strutturi ta 'stat doppju bi prestazzjoni komprensiva tajba. Għalhekk, kważi -type u + - Prodotti tal-liga tat-titanju b'fażi doppja huma ġeneralment imsaħħna u ffalsifikati fi 30-60 grad taħt il-punt ta 'transizzjoni tal-fażi. Numru kbir ta 'studji u prattiki ta' inġinerija wrew li biż-żieda tat-temperatura tat-tisħin tal-forġa, il-kontenut ta 'ekwiaxed primarju fil-mikrostruttura ta' ligi ta 'titanju b'fażi doppja huwa mnaqqas b'mod sinifikanti, filwaqt li l-kontenut ta' LATHs jiżdied b'mod sinifikanti. Jiġifieri, meta l-liga tat-titanju duplex tissaħħan taħt il-punt tat-trasformazzjoni tal-fażi, hekk kif tiżdied it-temperatura tat-tisħin, il-fażi ekwiaxed primarja fl-istruttura tittrasforma gradwalment għall-fażi, li tirriżulta fi tnaqqis fil-kontenut ekwiaxed primarju, morfoloġija iżgħar, u żieda fil-kontenut tal-lath fil-microstruttura tal-liga tat-titanju wara li ssaħħan. Meta t-temperatura tat-tisħin u l-forġa taqbeż il-punt tat-trasformazzjoni tal-fażi tal-liga tat-titanju, il-fażi primarja ekwiaxed fl-istruttura tal-liga tat-titanju duplex tisparixxi kompletament, u ssir struttura tal-basketweave simili għall-lath jew l-istruttura Widmanstatten.
Il-konduttività termali tat-titanju hija 0. 036cal / cm · s · grad (1cal / cm · s · grad =418. 68W / cm · k), li huwa 1/15 ta 'l-aluminju u 1/5 ta' ħadid fit-temperatura tal-kamra. Matul il-proċess tal-forġa ta 'liga tat-titanju fuq il-martell, minħabba r-rata għolja ta' deformazzjoni istantanja (7 ~ 9m / s fuq il-martell) u frekwenza għolja ta 'strajk, l-istress tal-fluss intern tal-liga huwa kbir wisq, u ammont kbir ta' enerġija mekkanika jiġi kkunsmat u konvertit fis-sħana interna fi żmien qasir. Peress li d-deformazzjoni tal-qalba tal-billetta hija ikbar minn dik taż-żona tal-madwar u l-kundizzjonijiet tad-dissipazzjoni tas-sħana huma fqar, it-temperatura ġewwa l-billetta titla 'u t-temperatura taż-żona taċ-ċentru bl-approċċi tal-grad massimu ta' deformazzjoni jew saħansitra taqbeż il-punt ta 'transizzjoni tal-fażi tal-liga, li tirriżulta fi tnaqqis qawwi jew saħansitra l-għajbien komplet tal-mikrostrutura ekwiaċi primarja fiċ-ċentru tal-billet finali. Meta s-sħana żejda tkun serja, l-organizzazzjoni tinbidel f'organizzazzjoni ta 'prestazzjoni fqira ħafna ta' Widmanstatten. Wara ż-żewġ ligi tipiċi ta 'titanju b'fażi doppja ta' hawn fuq huma ffalsifikati minn martell, il-kontenut primarju ekwiaxed fil-mikrostrutturi tagħhom jonqos sew, u l-kontenut tal-lath jiżdied kif xieraq. Il-mikrostruttura hija trasformata minn struttura equiaxed ideali għal struttura ta 'Widmanstatten fqira. Ir-raġuni ewlenija hija li l-liga tat-titanju hija żżejjed matul il-proċess ta 'deformazzjoni istantanja u severa.
Waqt il-forġa ta 'deformazzjoni ta' liga tat-titanju, iċ-ċentru huwa ġeneralment iż-żona ta 'deformazzjoni vjolenti, u għalhekk iċ-ċentru huwa ż-żona bl-ogħla żieda fit-temperatura. Iż-żieda fit-temperatura fiċ-ċentru tintuża bħala l-bażi ewlenija għall-formulazzjoni tal-proċess tal-forġa. Meta tissawwar liga tat-titanju bil-martell tal-forġa b'veloċità ta 'forġa aktar mgħaġġla, l-effett tas-sħana ċentrali matul il-proċess tal-forġa għandu jiġi kkunsidrat, u l-vojt ma jistax jintlaqat kontinwament. Huwa rrakkomandat li tuża stampa jew magna tal-forġa mgħaġġla għall-forġa tal-liga tat-titanju jekk il-kundizzjonijiet jippermettu. Dan it-tip ta 'tagħmir tal-forġa għandu veloċità impressjonanti baxxa, u r-rata ta' razza istantanja tal-vojt waqt il-forġa hija baxxa. Is-sħana tad-deformazzjoni ġġenerata mhix ovvja ħafna. Fl-istess ħin, hemm biżżejjed ħin biex is-sħana tad-deformazzjoni tinxtered, li ma tikkawżax żieda sinifikanti fit-temperatura tal-qalba istantanja.
2. Organizzazzjoni irregolari
Meta osservat il-mikrostruttura ta 'lott ta' forġa tat-titanju TC17 titanju, instab li kien hemm ċerti fażijiet kbar blokki (komunement magħrufa bħala blokki oħxon) fl-istruttura tal-basket, ara l-Figura 3 Struttura tal-basket uniformi.
Dan it-tip ta 'blokka oħxon jissejjaħ ukoll White Block Big. Meta mqabbel ma 'l-istrixxa normali fina fl-istruttura tal-basket, hija ħarxa u irregolari. Tikber mill-konfini tal-qamħ sal-qamħ, rarament tinterlakka, u l-interface tal-kristall tiegħu huwa relattivament mhux maħdum u irregolari, filwaqt li l-interface tal-kristall tal-istrixxa normali hija relattivament bla xkiel. Studji wrew li l-mikrohardness ta 'dan il-blokka oħxon huwa madwar 10% inqas minn dak tal-istrixxa normali, li tikkawża li l-plastiċità tal-liga u l-istabbiltà termali jonqsu, li jaffettwaw il-kwalità tal-forġa, u għalhekk huwa meħtieġ li tiġi evitata din it-tip ta' struttura irregolari fil-liga tat-titanju. Matul il-proċess ta 'tidwib u solidifikazzjoni ta' liga tat-titanju, minħabba l-koeffiċjent ta 'distribuzzjoni ta' ekwilibriju ta 'diversi elementi ta' liga ≠ 1, hemm arrikkiment u segregazzjoni ta 'elementi ta' stabbilizzazzjoni fil-konfini ta 'wara l-solidifikazzjoni, u għalhekk il-fażi tippreċipita l-ewwel darba fl-arrikkiment tagħha u tikber matul il-konfini tal-qamħ, u b'hekk tifforma blokka carase. Is-segregazzjoni tal-komponenti tal-mikro-reġjun hija r-raġuni fundamentali għall-ġenerazzjoni ta 'din l-istruttura irregolari.
Micro-region component crystallization segregation is caused by the equilibrium distribution coefficient k0>1 jew k 0<1. The segregation formed by different solute concentrations in the successive crystallization regions of the alloy is normal segregation. This segregation is difficult to avoid completely, but it can be controlled by appropriate measures. On the one hand, it can be controlled by improving and optimizing the ingot smelting process parameters, and on the other hand, it can be improved and eliminated by appropriate forging processes. In terms of forging process, firstly, during the forging of the ingot, appropriate high-temperature homogenization treatment is used. The microscopic intracrystalline dendrite segregation in the columnar structure area of the ingot is improved and eliminated by homogenization annealing or deformation recrystallization; secondly, during the die forging process of the alloy billet and the finished product, appropriate post-forging cooling methods are used to control it and inhibit the appearance of coarse α blocks in its microstructure. The use of air cooling after the sub-β die forging of the above-mentioned TC17 titanium alloy forgings is the cause of the appearance of coarse α blocks. The post-forging cooling rate is slow, the undercooling degree is small, and the nucleation rate is low, so the α phase has enough time to grow and form coarse α blocks.
Tkessiħ rapidu (tkessiħ ta 'ilma jew tkessiħ taż-żejt) wara s-sotto-forġa jista' jnaqqas b'mod sinifikanti jew jinibixxi d-dehra ta 'blokki oħxon. L-aċċellerazzjoni tar-rata tat-tkessiħ u ż-żieda tal-grad ta 'supercooling tista' żżid ir-rata ta 'nukleazzjoni tal-fażi. Għalkemm hemm segregazzjoni tal-elementi tal-liga fiż-żona lokali, li għandha l-kundizzjonijiet għat-tkabbir tal-blokki oħxon, il-fażi ma kellhiex ħin biex tikber u tgħaqqad, u l-proċess ta 'trasformazzjoni tal-fażi tal-organizzazzjoni kollha ntemm. Il-kontroll tar-rata tat-tkessiħ jista 'jbiddel b'mod sinifikanti l-morfoloġija u d-distribuzzjoni tal-fażi preċipitata. Tkessiħ ta 'ilma jew tkessiħ taż-żejt wara li tiffissa d-difetti kollha tal-kristall jew parti minnu (diżlokazzjonijiet, subgrains) u organizzazzjonijiet deformati b'densità ta' diżlokazzjoni miżjuda ġġenerata mill-forġa għat-temperatura tal-kamra, u żiedu numru kbir ta 'nuklei tal-kristall għar-rikristallizzazzjoni fil-proċess ta' trattament tas-sħana sussegwenti. Fit-trattament sussegwenti tas-sħana, il-mekkaniżmu ta 'preċipitazzjoni tal-fażi jinbidel mill-mekkaniżmu ta' nukleazzjoni indotta taħt kondizzjonijiet ta 'tkessiħ ta' l-arja għal mod ta 'nukleazzjoni indipendenti, u strixxi żgħar, kaotiċi, inter minsuġin ta' primarji u sekondarji huma miksuba. Din l-organizzazzjoni tista 'ttejjeb b'mod sinifikanti l-proprjetajiet komprensivi tal-liga.
3. Difetti tat-tip tal-kavità
Matul l-ispezzjoni ultrasonika tal-fabbrika ta 'lott ta' φ 70mm Ta7 Titanium liga vireg, instab mewġ ta 'difetti eċċessivi. Wara li tinqata 'l-post tad-difett, saret spezzjoni orizzontali b'qawwa baxxa. Wara l-korrużjoni, numru kbir ta '"fosos" instabu fuq l-ispezzjoni ta' enerġija baxxa, ikkonċentrati prinċipalment fiż-żona ċentrali tal-bar, u l-ebda "fosos" ma nstabu barra r-raġġ 1/4 tal-bar. Sussegwentement, il-fosos ġew osservati b'qawwa għolja u nstabu li huma difetti vojta intergranulari. Ir-ritratti tal-mikrostruttura tad-difetti huma murija fil-Figura 4. Xi studji jemmnu li l-fenomenu "PIT" huwa relatat mal-korrużjoni, u l-fenomenu "PIT" isir aktar ovvju hekk kif jiżdied il-ħin tal-korrużjoni; Xi studji jemmnu li l- "fossa" tista 'tkun relatata mal-kontenut għoli ta' l-element ta 'impurità Fe. Madankollu, il-perspettivi ta 'hawn fuq huma diffiċli biex jispjegaw il-fenomenu ta' mewġ ta 'difetti eċċessivi fl-ittestjar ultrasoniku u l-fenomenu vojt misjub fl-analiżi ta' enerġija għolja.
Numru kbir ta 'prattiki ta' inġinerija wrew li l-prestazzjoni tal-proċess tal-forġa ta 'TA7 hija agħar minn dik ta' ligi oħra tat-titanju bħal TC4 u TC11. Huwa aktar suxxettibbli għal qsim matul il-proċess tal-forġa minn ligi oħra tat-titanju, u r-rata ta 'propagazzjoni tax-xquq hija aktar mgħaġġla. Materjali tal-metall bħal ligi tat-titanju u tal-aluminju huma suxxettibbli li jikkaġunaw laxkezza, vojt, u anke ksur meta jgħaddu minn razez kbar (bħalma huma l-iffurmar superplastiku). Il-vojt fil-liga tat-titanju TA7 huma indotti minn razez kbar. Taħt rati ta 'razza għolja, l-istress tal-fluss ta' liga tat-titanju Ta7 jiżdied b'mod sinifikanti meta mqabbel ma 'kundizzjonijiet statiċi, iżda l-plastiċità tonqos b'mod sinifikanti; Hekk kif ir-rata tar-razza tiżdied, ir-razza tal-istress tal-fluss tiżdied, iżda hemm rata ta 'razza kritika. Meta l-valur kritiku jinqabeż, il-materjal se jinkiser; Meta r-rata tar-razza tilħaq il-valur kritiku, faxxa ta 'shear adiabatic hija ġġenerata fil-materjal, u mikro-voids huma ffurmati fil-medda. Taħt l-azzjoni ta 'stress estern, il-vojt gradwalment jiġbru u jikbru u anke jiffurmaw mikro-cracks. Il-mikrovojdi huma dejjem iffurmati tul il-medda massima ta 'deformazzjoni tal-shear. Dan għaliex fid-deformazzjoni lokalizzata, il-medda massima ta 'shear tiddeforma b'mod vjolenti, li tirriżulta f'temperatura għolja, li tirtab il-materjal fil-medda u ssir post ideali għal difetti bħal xquq u vojt. Matul il-proċess tal-forġa, id-deformazzjoni taż-żona ċentrali tal-bar TA7 hija l-akbar, id-diffużjoni tas-sħana tad-deformazzjoni hija l-iktar bil-mod, u t-temperatura tad-deformazzjoni hija l-ogħla. Għalhekk, il-vojt x'aktarx jidher waqt deformazzjoni kbira.
Studji wrew li d-deformazzjoni tal-plastik ta 'materjali tal-metall hija akkumpanjata minn bidliet fil-morfoloġija organizzattiva, prinċipalment it-tkabbir tal-qamħ, titwil tal-qamħ ekwiaxed, rotazzjoni tal-qamħ u li jiżżerżaq, proliferazzjoni ta' diżlokazzjoni, irkupru dinamiku u rikristallizzazzjoni, u nukleazzjoni u tkabbir vojt. Li tiżżerżaq il-konfini tal-qamħ huwa l-mekkaniżmu ewlieni ta 'deformazzjoni tal-plastik. Li tiżżerżaq il-konfini tal-qamħ jista 'jikkawża konċentrazzjoni ta' tensjoni lokali u jfixkel l-okkorrenza ulterjuri tal-limitu tal-qamħ li jiżżerżaq. Meta l-konċentrazzjoni tal-istress ma tistax tiġi eliminata permezz tal-moviment tad-diżlokazzjoni, il-vojt se nukleat u mbagħad jikber. Il-vojt preferenzjalment nukleati fil-konfini tal-qamħ trijangulari. Hekk kif tiżdied id-deformazzjoni, il-vojt jibda jikber, u l-vojt ma jikberx fi stat ekwiaxed, iżda jikber b'mod ellittiku. Il-vojt huma faċli biex jinxterdu mal-konfini tal-qamħ li jaqsmu l-istress tat-tensjoni parallela, u b'hekk jiffurmaw fluss vakanti direzzjonali fid-direzzjoni tal-istress tat-tensjoni, li kontinwament jiġbor lejn iċ-ċentru tal-vojt, li jippermetti li l-vojt jikber paralleli mad-direzzjoni tat-tensjoni. Numru kbir ta 'letteraturi jsemmu li "pitting" u vojt huma suxxettibbli li jidhru waqt il-proċess tal-forġa ta' dan il-liga. Permezz tal-analiżi tal-mekkaniżmu ta 'formazzjoni ta' "pitting" u difetti vojta ta 'liga tat-titanju Ta7, aħna ġabru fil-qosor sett ta' metodi effettivi biex jipprevjenu difetti vojta fil-forga ta 'liga tat-titanju Ta7, li huwa li tikkontrolla b'mod strett l-ammont ta' deformazzjoni ta 'kull nar għal inqas minn jew daqs 50%, tikkontrolla b'mod strett ir-rata ta' deformazzjoni, u preferibbilment tuża r-rata ta 'l-idrawliku jew l-idraliku. li kiseb riżultati tajbin fil-produzzjoni.
4. Konklużjoni
Fil-preżent, id-difetti komuni tal-forġa fil-ligi tat-titanju jinkludu prinċipalment sħana żejda u struttura irregolari, vojt, xquq, eċċ. Dawn id-difetti huma ġeneralment faċli biex jinstabu fl-ispezzjoni tal-mikrostruttura jew l-ittestjar ultrasoniku ta 'prodotti tal-liga tat-titanju. Huma kkawżati prinċipalment minn kontroll mhux xieraq tal-parametri tal-proċess matul il-proċess tal-forġa ta 'prodotti tal-liga tat-titanju. Għalhekk, fil-proċess tal-forġa, huwa meħtieġ li tintgħażel rata ta 'deformazzjoni xierqa (tagħmir tal-forġa), temperatura tal-forġa tat-tisħin, ammont ta' deformazzjoni għal kull pass u veloċità tat-tkessiħ wara l-forġa skont il-karatteristiċi differenti tal-materjali tal-liga tat-titanju.
