1. thermischer Effekt fälschen
Nach einem bestimmten Grad an Hochtemperatur-Titanlegierung wurde auf einer schnellen Schmiedensmaschine erweitert und in einem φ 165-mm-Balken im + zweiphasigen Bereich mehrmals in einen φ 165-mm-Balken geschmiedet. Nach der Wärmebehandlung wurde beobachtet, dass seine Makrostruktur eine Fuzzy-Kristallstruktur ist, und ihre Mikrostruktur war eine gleichwertige Struktur, die eine ideale äquienische Struktur der + zweiphasigen Titanlegierung ist. Das Mikrostrukturfoto ist in Abbildung 1a dargestellt. Nachdem der φ 165 mm Stab gesägt und geschnitten worden war, wurde er bei 5 0 Grad unter dem Phasentransformationspunkt erhitzt und in einen φ 110 mm × 110 mm Quadrat -Billet auf einem 30 -kN -Hydraulikhammer geschmiedet. Als der Quadratküche anschließend seziert und analysiert wurde, wurde festgestellt, dass der Kern klar war. Das Mikrostrukturfoto ist in Abbildung 1b dargestellt. Die Mikrostruktur ist die LATH + -Rrotation, eine typische Widmanstatten -Struktur mit klaren Korngrenzen. gehört zur überhitzten Struktur in der Titanlegierung. Der semi-klare Kristall ist 20 bis 30 mm von der Oberfläche entfernt. Das Mikrostrukturfoto ist in Abbildung 1c dargestellt. Die Mikrostruktur ist LATH + Equiaxed + Rotation. Die Anzahl der Gleichungen ist selten, die Anzahl der Latten ist groß und es gibt diskontinuierlich verteilte Korngrenzen; Der Bereich von 0 bis 20 mm von der Oberfläche ist Fuzzy -Kristall.
Eine Charge aus φ80 mm Tc4 -Titanlegierungsstäben hat eine typische gleichwertige Mikrostruktur (siehe Abbildung 2A), und der primäre gleiche Gehalt beträgt mehr als 70%. Nach dem Schmieding mit einem Heizhammer bei 940 Grad (Legierungstransformationspunkt 995) ist die Mikrostruktur des Kerns des Würfelfälschens in Abbildung 2B dargestellt, und der primäre Gleichungsinhalt beträgt nur etwa 15%, was durch Überhitzung der Schmiedemperatur verursacht wird.
Titanlegierungen verformten sich über dem Phasenübergangspunkt ( + / Transformationstemperatur), um Korbweave -Strukturen oder Widmanstatten -Strukturen mit schlechter Plastizität und Ermüdungseigenschaften zu erhalten. Daher erfordern die meisten technischen Standards der Titanlegierprodukte, dass die Mikrostrukturen von nahezu Phasen-Titanlegierprodukten vom Typ Dual-Phase-Typ im Allgemeinen gleiche Strukturen oder Dual-State-Strukturen mit guter umfassender Leistung sind. Daher werden fast -Typen und + - Typ Dual -Phase -Titanlegierprodukte im Allgemeinen erhitzt und unter 30-60 Grad unter dem Phasenübergangspunkt gefälscht. Eine große Anzahl von Studien und technischen Praktiken hat gezeigt, dass mit zunehmender Heizungstemperatur der Heiztemperatur der primäre Gleichung in der Mikrostruktur von Titanlegierungen mit zwei Phasen signifikant verringert ist, während der Gehalt an Latten signifikant erhöht ist. Das heißt, wenn die Duplex -Titanlegierung unter dem Phasentransformationspunkt mit zunehmender Heiztemperatur erhitzt wird, verwandelt sich die primäre Gleichung in der Struktur allmählich in die Phase, was zu einer Abnahme des primären gleichzeitigen Gehalts, einer geringeren Morphologie und einer Zunahme des Lath -Inhalts des Mikrostruktions des Titanium -Allloge und der Verschmutzung führt. Wenn die Heiz- und Schmiedenstemperatur den Phasentransformationspunkt der Titanlegierung überschreitet, verschwindet die primäre Gleichungsphase in der Duplex-Titan-Legierungsstruktur vollständig und wird zu einer lathähnlichen Korbweave-Struktur oder einer Widmanstatten-Struktur.
Die thermische Leitfähigkeit von Titan ist {0. 036Cal/cm · s · Grad (1Cal/cm · s · Grad =418. 68W/cm · k), was 1/15 Aluminium und 1/5 Eisen mit Eisen -Temperatur ist. Während des Schmiedensprozesses der Titanlegierung auf dem Hammer aufgrund der hohen momentanen Verformungsrate (7 ~ 9 m/s am Hammer) und der hohen Häufigkeit des Streiks ist die innere Strömungsspannung der Legierung zu groß und eine große Menge an mechanischer Energie wird in kurzer Zeit verbraucht und in interne Wärme umgewandelt. Da die Verformung des Kerns des Billet größer ist als die des Umgebungsbereichs und die Wärmeableitungsbedingungen schlecht, steigt die Temperatur innerhalb des Billets und die Temperatur des Mittelbereichs mit maximalem Deformationsgrad an oder überschreitet sogar die Legierungsphasenübergangspunkte, was zu einer starken Abnahme oder gleichmäßigen Verschwinden der primären Gleichung im Zentrum des Billets im Zentrum des Billets führt. Wenn Überhitzung ernst ist, wird die Organisation in eine sehr schlechte Leistung von Widmanstatten -Organisation verwandelt. Nachdem die beiden typischen typischen zweiphasigen Titanlegierungen durch Hammer geschmiedet wurden, nimmt der primäre gleiche Gehalt in ihren Mikrostrukturen stark ab und der LATH-Gehalt nimmt entsprechend zu. Die Mikrostruktur wird von einer idealen gleichzeitigen Struktur zu einer schlechten Widmanstatten -Struktur transformiert. Der Hauptgrund ist, dass die Titanlegierung während des momentanen und schweren Deformationsprozesses überhitzt wird.
Während der Schmiedendeformation der Titanlegierung ist das Zentrum im Allgemeinen die gewalttätige Verformungszone, sodass das Zentrum der Bereich mit dem höchsten Temperaturanstieg ist. Der Temperaturanstieg in der Mitte wird als Hauptbasis für die Formulierung des Schmiedenprozesses verwendet. Bei der Schmieden von Titanlegierung mit einem Schmiedenshammer mit einer schnelleren Schmutzgeschwindigkeit muss der Zentralwärmeeffekt während des Schmiedensprozesses berücksichtigt werden, und der Blind kann nicht kontinuierlich getroffen werden. Es wird empfohlen, eine Presse oder eine schnelle Schmiedensmaschine für die Titanlegierung zu verwenden, wenn die Bedingungen dies zulassen. Diese Art von Schmiedensgeräten hat eine niedrige Schlaggeschwindigkeit, und die sofortige Dehnungsrate des Rohlings während des Schmiedens ist niedrig. Die erzeugte Verformungswärme ist nicht sehr offensichtlich. Gleichzeitig ist genügend Zeit, um die Verformungswärme zu diffundieren, was nicht zu einem signifikanten Anstieg der momentanen Kerntemperatur führt.
2. Unebene Organisation
Bei der Beobachtung der Mikrostruktur einer Stapel von Tc17-Titanlegiergiettungen wurde festgestellt, dass es in der Korbstruktur bestimmte große blockige Phasen (allgemein als grobe Blöcke bekannt) gab, siehe Abbildung 3. Der Tc17-Titan-Legierungs-Sterbchen wurde unter Verwendung eines Subding-Aufgabes (Heizungswesens. Die Mok.-Stürze über 4-Grad-Grad-Übergangs-Übergänge, die auf dem Vorgang des Ausgabes über dem Phasen der Phase des Waschleitvergassters nach dem Vorgehen der Luffen nach dem Vorgehen von Makrostern) wurde der Zoging-Aufgabes-Wechsler-Ausgang erzeugt. eine einheitliche Korbstruktur sein.
Diese Art von grobem Block wird auch Big White Block genannt. Im Vergleich zum feinen normalen Streifen in der Korbstruktur ist er grob und ungleichmäßig in Form. Es wächst von der Korngrenze bis zum Korn, selten miteinander und seine Kristallgrenzfläche ist relativ rau und uneben, während die Kristallgrenzfläche des normalen Streifens relativ glatt ist. Studien haben gezeigt, dass die Mikrohärte dieses groben Blocks etwa 10% niedriger ist als die des normalen Streifens, wodurch die Legierungsplastizität und die thermische Stabilität abnimmt, was die Qualität der Schmiedungen beeinträchtigt. Daher ist es notwendig, diese Art der unebenen Struktur in der Titanlegierung zu verhindern. Während des Schmelz- und Verfestigungsprozesses der Titanlegierung aufgrund des Gleichgewichtsverteilungskoeffizienten verschiedener Legierungselemente ≠ 1 gibt es Anreicherung und Segregation von Stabilisierungselementen an der Nach-Solidification-Korngrenzen. Die Segregation der Mikroregionkomponenten ist der grundlegende Grund für die Erzeugung dieser ungleichmäßigen Struktur.
Micro-region component crystallization segregation is caused by the equilibrium distribution coefficient k0>1 oder 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.
Schnelle Abkühlung (Wasserkühlung oder Ölkühlung) nach der Unterabgabe kann das Erscheinungsbild von groben Blöcken erheblich verringern oder hemmen. Die Beschleunigung der Kühlrate und Erhöhung des Superkühlungsgrades kann die Keimbildungsrate der Phase erhöhen. Obwohl es in der Region Legierungselement -Segregation vorhanden ist, die die Bedingungen für das Wachstum von groben Blöcken aufweist, hatte die Phase keine Zeit zum Wachstum und Zusammenführen, und der Phasenumwandlungsprozess der gesamten Organisation ist beendet. Die Kontrolle der Kühlrate kann die Morphologie und Verteilung der ausgefällten Phase erheblich verändern. Wasserkühlung oder Ölkühlung nach dem Schmieden beheben alle oder einen Teil der Kristalldefekte (Versetzungen, Subgrads) und deformierte Organisationen mit erhöhter Versetzungsdichte, die durch das Schmieden auf Raumtemperatur erzeugt werden, und addieren eine große Anzahl von Kristallkern für die Rekristallisation im nachfolgenden Wärmebehandlungsprozess. Bei der anschließenden Wärmebehandlung ändert sich der Niederschlagsmechanismus der Phasen von dem induzierten Keimbildungsmechanismus unter Luftkühlbedingungen zu einem unabhängigen Keimbildungsmodus, und es werden kleine, chaotische, miteinander verwobene Streifen von Primär- und Sekundärstreifen erhalten. Diese Organisation kann die umfassenden Eigenschaften der Legierung erheblich verbessern.
3. Defekte des Hohlraumtyps
Während der Fabrik -Ultraschallinspektion einer Stapel von φ 70 mm Ta7 -Titanlegierungsstangen wurden übermäßige Defektwellen gefunden. Nachdem der Defektort analysiert wurde, wurde eine horizontale Inspektion mit geringer Leistung durchgeführt. Nach der Korrosion wurden eine große Anzahl von "Gruben" bei der Inspektion mit geringer Leistung gefunden, die hauptsächlich im Mittelbereich der Stange konzentriert waren und keine "Gruben" außerhalb des 1/4-Radius der Stange gefunden wurden. Anschließend wurden die Gruben bei hoher Leistung beobachtet und als intergranuläre Hohlraumdefekte festgestellt. Die Mikrostrukturfotos der Defekte sind in Abbildung 4 dargestellt. Einige Studien glauben, dass das "Gruben" -Phänomen mit Korrosion zusammenhängt und das "Grube" -Phänomen mit zunehmender Korrosionszeit offensichtlicher wird. Einige Studien sind der Ansicht, dass die "Grube" mit dem hohen Gehalt an Verunreinigungselement FE zusammenhängen kann. Die obigen Standpunkte sind jedoch schwierig, das Phänomen übermäßiger Defektwellen bei Ultraschalltests und das in der Hochleistungsanalyse gefundene Hohlraumphänomen zu erklären.
Eine große Anzahl von Ingenieurpraktiken hat gezeigt, dass die Leistung von TA7 der Schmiedeprozess schlechter ist als die anderer Titanlegierungen wie TC4 und TC11. Es ist anfälliger für das Knacken während des Schmiedensprozesses als andere Titanlegierungen, und die Rissausbreitungsrate ist schneller. Metallmaterialien wie Titan- und Aluminiumlegierungen neigen dazu, Lockerheit, Hohlräume und sogar Frakturen zu induzieren, wenn sie große Stämme unterzogen werden (wie z. B. superplastische Form). Die Hohlräume in Ta7 -Titanlegierung werden durch große Stämme induziert. Bei hohen Dehnungsraten steigt die Fließspannung der Ta7 -Titanlegierung im Vergleich zu den statischen Bedingungen signifikant an, aber die Plastizität nimmt signifikant ab. Mit zunehmender Dehnungsrate nimmt die Durchflussspannungsstamm zu, es gibt jedoch eine kritische Dehnungsrate. Wenn der kritische Wert überschritten wird, wird das Material gebrochen; Wenn die Dehnungsrate den kritischen Wert erreicht, wird im Material ein adiabatisches Scherband erzeugt, und im Band werden Mikrovoids gebildet. Unter der Wirkung von externem Stress sammeln sich die Hohlräume allmählich und wachsen und bilden sogar Mikro-Cracks. Mikrovoide werden immer entlang des maximalen Scherverformungsbandes gebildet. Dies liegt daran, dass in lokalisierter Deformation das maximale Scherband heftig verformt, was zu einer hohen Temperatur führt, die das Material in der Bande mildert und ein idealer Ort für Defekte wie Risse und Hohlräume wird. Während des Schmiedensprozesses ist die Verformung der zentralen Fläche des TA7 -Balkens die größte, die Verformungswärmediffusion ist die langsamste und die Deformationstemperatur am höchsten. Daher treten Hohlräume am wahrscheinlichsten während einer großen Verformung auf.
Studien haben gezeigt, dass die plastische Deformation von Metallmaterialien von Änderungen der organisatorischen Morphologie, hauptsächlich Kornwachstum, gleicher Kornverlängerung, Kornrotation und Gleitwachstum, Versetzungsproliferation, dynamischer Erholung und Rekristallisation sowie Void -Keimbildung und Wachstum einhergeht. Das Schieben von Korngrenzen ist der Hauptmechanismus der plastischen Deformation. Das Schieben von Korngrenzen kann eine lokale Spannungskonzentration verursachen und das weitere Auftreten des Korngrenze -Gleitens behindern. Wenn die Spannungskonzentration nicht durch die Versetzungsbewegung beseitigt werden kann, nuzieren Sie die Lücke und wachsen dann. Die Leere kernt bevorzugt an der dreieckigen Korngrenze. Mit zunehmender Deformation wächst die Leere und die Lücke wächst nicht in einem gleichwertigen Zustand, sondern wächst elliptisch. Die Hohlräume sind leicht zu den Korngrenzen zu diffundieren, die eine parallele Zugspannung aufweisen, und bildet so einen Richtlankenfluss in Richtung der Zugspannung, die kontinuierlich in Richtung der Hohlraummitte setzt und die Hohlraum parallel zur Zugrichtung wachsen kann. Eine große Anzahl von Literaturen erwähnt, dass "Lochfraß" und Hohlräume während des Schmiedensprozesses dieser Legierung auftreten. Durch die Analyse des Bildungsmechanismus von "Lochfraß" und Hohlraumdefekten von Ta7 -Titan -Legierung haben wir eine Reihe wirksamer Methoden zusammengefasst, um Hohlraumdefekte in Ta7 -Titan -Legierungsgegäste zu verhindern, die die Verformungsmenge jedes Brandes streng strikt kontrollieren sollen. Dies hat gute Ergebnisse bei der Produktion erzielt.
4. Schlussfolgerung
Gegenwärtig umfassen die üblichen Schmiedenendefekte in Titanlegierungen hauptsächlich Überhitzung und ungleichmäßige Struktur, Hohlräume, Risse usw. Diese Defekte sind im Allgemeinen bei der Mikrostrukturinspektion oder bei Ultraschalluntersuchungen von Titanlegierungsprodukten leicht zu finden. Sie werden hauptsächlich durch unsachgemäße Kontrolle der Prozessparameter während des Schmiedensprozesses von Titanlegierprodukten verursacht. Daher müssen im Schmiedensprozess eine angemessene Verformungsrate (Schmiedensgeräte), die Heizungsschmiedemperatur, die Verformungsmenge pro Pass und die Kühlgeschwindigkeit nach dem Schmieden gemäß den verschiedenen Merkmalen von Titanlegierungsmaterialien ausgewählt werden.
