Einfluss des Heißstrangpressverfahrens auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften des Rohrs aus TA15-Titanlegierung

Die nominelle chemische Zusammensetzung der Titanlegierung TA15 ist Ti-6.5AI-2Zr-1Mo-1V. Es handelt sich um eine Alpha-Titanlegierung, die Mitte der 60er Jahre von der ehemaligen Sowjetunion erfolgreich entwickelt wurde. Der Markenname ist BT20. Diese Legierung wird derzeit als typische Nahe-Alpha-Titanlegierung mit zwei Eigenschaften verwendet. Die mittlere Raumtemperatur, Festigkeit und Hochtemperaturfestigkeit der Phasentitanlegierung sind höher als die der Ti-6AL-4V-Legierung, mit guter thermischer Stabilität und Schweißleistung, höherer spezifischer Festigkeit, Kriechfestigkeit und Korrosion Widerstand. Es kann bis zu 3000 Stunden lang in einer Umgebung unter 5500 Grad verwendet werden. Aufgrund seiner guten Verarbeitbarkeit wird es häufig zu Platten, Stangen, Schmiedestücken, Gesenkschmiedestücken, Rohren, Profilen und anderen Produkten verarbeitet. Es wird häufig in Hochleistungsstrukturteilen in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt, daher weist die TA15-Legierung gute Raumtemperatureigenschaften auf und muss auch gute Hochtemperatureigenschaften aufweisen. In dieser Arbeit wurden die mechanischen Eigenschaften von extrudierten Rohrrohlingen aus Titanlegierung mit einem Durchmesser von 170 mm x 30 nm x LTA15 untersucht, die durch verschiedene Heißextrusions- und Verarbeitungstechniken bei verschiedenen Temperaturen hergestellt wurden. Analyse und Mikrostrukturforschung werden durchgeführt, um den Einfluss verschiedener Heißextrusionsprozesse und der geformten Rohrrohlingsstruktur auf ihre mechanischen Eigenschaften zu analysieren.

Bereitstellung einer theoretischen Grundlage für den Produktionsprozess von Rohrrohlingen aus TA15-Titanlegierung.

1.Experimentelle Materialien und Methoden

(1) Experimentelle Materialien Die im Experiment verwendete TA15-Legierung besteht aus erstklassigem Ti-Schwamm, industriellem reinem AI-Draht und Zirkoniumspänen sowie einer Aluminium-Vanadium-Vorlegierung als Rohstoffe. Es wird in einem dreifach vakuumverzehrbaren Elektrolichtbogenofen durchgeführt. Die Barrenspezifikation beträgt φ700 mm×L. Tabelle 1 ist die chemische Zusammensetzung der Legierung.

(2) Experimentelle Methode

Der Knüppel wurde sechsmal auf einer 3150-Tonnen-Hydraulikpresse geschmiedet und die Endproduktspezifikationen betrugen 220 x 650 mm. Es wurde auf einer 315-Tonnen-Hydraulikpresse extrudiert. Die Extrusionstemperaturen betrugen 950 Grad und 1050 Grad und die Haltezeit betrug 60 Minuten. Die Spezifikationen des fertigen Rohrrohlings waren: φ170mm×30mm×L. Verwenden Sie einen Widerstandsofen für 750 Grad/2 Stunden, AC-Rückverarbeitung, verwenden Sie eine Drahterodiermaschine, um metallografische und Zugproben aus dem Legierungsrohrrohling zu schneiden, und verwenden Sie HFHN03:H20 für 1:3:10-Korrosion für die Mikrostrukturanalyse und verwenden Sie OLYMPUSPMG3 Beobachten Sie mit einem metallografischen Mikroskop und Temperaturzugproben werden gemäß GB/T228 durchgeführt.1-2010. Hochtemperatur-Zugproben werden gemäß GB/T4338-2006 durchgeführt. Die Zugtesttemperaturen betrugen 25 Grad, 100 Grad, 200 Grad, 300 Grad, 400 Grad bzw. 500 Grad. Der Zugversuch wurde auf einer TC-12-031-Zugmaschine durchgeführt.

2. Ergebnisse und Analyse

(1) Mikrostrukturanalyse bei verschiedenen Heißextrusionstemperaturen

Abbildung 1 zeigt die scheinbare Struktur eines Rohrs aus TA15-Legierung mit einem Durchmesser von 17 mm × 30 mm × L bei verschiedenen Heißextrusionstemperaturen. Die Heiztemperatur von 950 Grad liegt im oberen Teil der Zweiphasenzone und die Haltezeit beträgt 60 Minuten. Das nach der Extrusion erhaltene Gewebe ist isometrisch. Die +-Zweiphasenstruktur kann als Zweizustandsstruktur betrachtet werden, mit einem Durchschnitt von bisher 14,5 μm. In der Transformationsstruktur sind die Latten in einer verflochtenen oder gebündelten Form verteilt. Die Dicke der Lamellen beträgt etwa 35 µm. Die Heiztemperatur beträgt 1050 Grad, was zur Phase gehört. Im Bearbeitungsbereich beträgt die Haltezeit 60 Minuten. Die nach der Extrusion erhaltene Struktur ist eine verarbeitete Struktur, bei der es sich um eine Lamellenstruktur handelt. Die Größe der anfänglichen Körner beträgt etwa 445 μm, die Breite der Phase an der Korngrenze beträgt etwa 1,5 μm und die Dicke der auf den Körnern verteilten Lamellen beträgt 2,5 μm, und die lokale Phase scheint etwa 60 μm breit zu sein. Die Formen sind gruppiert und nebeneinander in der gleichen Richtung angeordnet.

(2) Hochtemperatur-Leistungsanalyse bei verschiedenen Heißextrusionstemperaturen

Wie in der Abbildung dargestellt, handelt es sich um die mechanischen Hochtemperatureigenschaften eines Rohrs aus TA15-Legierung mit einem Durchmesser von 17 mm × 30 mm × L unter verschiedenen Heißextrusionstemperaturbedingungen. Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, werden die mechanischen Eigenschaften von TA15-Legierungsrohren bei Raumtemperatur durch Extrusion bei 950 Grad mit einer Zugfestigkeit von 980 MPa und einer Dehnung von 12,5 % erreicht. Beim Vergleich der obigen Abbildung wird die Zwei-Zustands-Struktur durch Extrusion bei 950 Grad erhalten. Seine mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur und hohen Temperaturen sind niedriger als die der Lamellenstruktur, die durch Extrusion bei 1050 Grad erhalten wird. Wie aus Abbildung 2 ersichtlich ist, zeigen die Zugfestigkeit und die Streckgrenze der beiden Gewebezustände mit steigender Versuchstemperatur einen offensichtlichen Abwärtstrend. Der Vergleich zeigt, dass die Hochtemperatur-Zugkurve des extrudierten Rohrs aus TA15-Titanlegierung mit Dual-State-Struktur steiler ist, während die Lamellenstruktur relativ sanft ist. Es zeigt, dass die Extrusion im Phasenbereich höhere mechanische Hochtemperatureigenschaften aufweist.

Abschlussanzeige

Die Struktur von TA15-Titanlegierungsrohren, die bei verschiedenen Extrusionstemperaturen erhalten werden, hat einen erheblichen Einfluss auf seine mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen. Die mechanischen Hochtemperatureigenschaften der Lamellenstruktur des in der Beta-Phasenzone extrudierten TA15-Legierungsrohrs sind höher als die der zweiphasigen Zweizustandsstruktur.

Referenzen: Sha Aixue, Li Xingwu, Chu Junpeng. Normales Glühen der Titanlegierung TA15.

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Einfluss der Mikrostruktur auf die mechanischen Eigenschaften der Titanlegierung TA15.

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Auswirkung des Glühens auf die Struktur und die Eigenschaften der Titanlegierung TA15.

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