Vliv teploty stárnutí na kované tyče z titanové slitiny Ti-6AL-7Nb

Titanová slitina Ti-6AL-7Nb je široce používána v leteckém, lékařském a chemickém průmyslu díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem, odolnosti proti korozi a biologické kompatibilitě. Stárnutí je důležitý proces pro zlepšení pevnosti a tvrdosti slitiny Ti-6AL-7Nb. Teplota stárnutí má velký vliv na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti slitiny. Tato studie studovala vliv teploty stárnutí na mikrostrukturu a vlastnosti kovaných tyčí z titanové slitiny Ti-6AL-7Nb.

postup experimentu
Stárnoucí nádory: Po ošetření titanové slitiny Ti-6AL-7Nb při vysoké teplotě se vysrážená fáze uvnitř zrn změní, což může vést k růstu zrn a zvýšení hustoty dislokací. Tyto změny způsobují stárnutí nádorů, které zvyšují tuhost a pevnost materiálu.
Růst zrn: Stárnutí při vysokých teplotách může vést k růstu zrn, což může mít dopad na mechanické vlastnosti materiálu. Zvětšená zrna mohou vést ke snížení mechanických vlastností materiálu, ale v některých případech mohou také zvýšit pevnost materiálu.

Fázová transformace: Některé vysrážené fáze v titanové slitině Ti-6AL-7Nb mohou během vysokoteplotního stárnutí projít fázovou transformací. Tato fázová změna může vést ke změnám ve struktuře krystalové mřížky, a tím ovlivnit vlastnosti materiálu.
Odolnost proti korozi: Odolnost titanové slitiny Ti-6AL-7Nb proti korozi může být ovlivněna teplotou stárnutí. Některá ošetření stárnutím mohou způsobit změnu rozložení určitých prvků ve slitině na hranicích zrn, a tím ovlivnit její odolnost vůči korozi.
Tepelná stabilita: Tepelná stabilita titanové slitiny Ti-6AL-7Nb může být ovlivněna také teplotou stárnutí. Správné ošetření stárnutím může zlepšit stabilitu slitiny v prostředí s vysokou teplotou.
Tyče ze slitiny Ti-6AL-7Nb jsou kovány při teplotě 950 stupňů s mírou redukce 60 %. Kované tyče byly poté rozděleny do tří skupin a podrobeny různým teplotám stárnutí 500 stupňů, 550 stupňů a 600 stupňů po dobu 2 hodin. Mikrostruktura a mechanické vlastnosti vzorků byly charakterizovány optickou mikroskopií, rentgenovou difrakcí a tahovým testováním.
Výsledky a diskuse
Výsledky ukazují, že struktura slitiny Ti-6AL-7Nb po kování sestává z rovnoosé fáze a vločkovité + fáze. Po stárnutí fázové částice zhrubnou a vločkovitá + fáze se přemění na rovnoosou fázi. Čím vyšší je teplota stárnutí, tím zřetelnější je zhrubnutí částic -fáze a přeměna vločkovitých + fází. Kromě toho analýza XRD ukazuje, že se zvýšením teploty stárnutí se intenzita píku (002) snižuje a intenzita píku (200) roste, což naznačuje, že se zvýšením teploty stárnutí se obsah fáze snižuje a obsah píku fáze se zvyšuje s teplotou.
Zkoušky tahem ukazují, že s rostoucí teplotou stárnutí se konečná pevnost v tahu (UTS) a mez kluzu (YS) vzorků zvyšují, zatímco tažnost klesá. UTS a YS vzorku stáří 600 stupňů dosáhly maximálních hodnot 1370 MPa a 1260 MPa, které byly o 36 % a 25 % vyšší než u vzorku stáří 500 stupňů. S rostoucí teplotou stárnutí se však prodloužení snižuje z 12,5 % na 4,3 %, což ukazuje, že plasticita slitiny klesá s rostoucí teplotou stárnutí.
na závěr
Stručně řečeno, teplota stárnutí má významný vliv na strukturu a vlastnosti kovaných tyčí z titanové slitiny Ti-6AL-7Nb. Zvýšení teploty stárnutí má za následek zhrubnutí částic -fáze, přeměnu lamelární + fáze, snížení obsahu -fáze a zvýšení obsahu -fáze. Navíc se zvyšující se teplotou stárnutí se zvyšuje UTS a YS vzorků, zatímco prodloužení klesá. Výsledky výzkumu poskytují užitečné vodítko pro optimalizaci procesu stárnutí titanové slitiny Ti-6AL-7Nb.