Quin és l'efecte del procés de laminació revestida a les làmines d'aliatge de titani Gr5?

 

Com a aliatge de titani + dúplex típic,Aliatge de titani Gr5 (Ti-6Al-4V)es beneficia del revestiment i el rodatge tecnologia. Aquesta tecnologia utilitza una capa de revestiment metàl·lic per millorar la uniformitat de la força de rodament, solucionant eficaçment el problema d'esquerdes de vora durant el processament de gran reducció de l'aliatge de titani. Proporciona un camí factible per a la preparació-d'alt rendiment de làmines amb diferents gruixos. La làmina ultra-de 0,5 mm s'utilitza sovint en components de precisió i implants mèdics, mentre que la làmina de 3,0 mm de gruix mitjà-s'utilitza principalment en peces de càrrega-estructurals. Sota el procés de revestiment i laminació, aquest estudi explora la llei d'evolució de la microestructura i les diferències de propietats mecàniques de les làmines d'aliatge de titani Gr5 de 0,5 mm i 3,0 mm, revelant la correlació intrínseca entre els paràmetres de gruix i el rendiment del procés.

 

I.Esquema experimental

 

Matèries primeres i preparació de mostres

Es van seleccionar lingots d'aliatge de titani Gr5 de grau industrial-per a l'experiment. Les seves principals composicions químiques (fracció de massa) són: Al 5,8%, V 4,2%, Fe 0,15%, O 0,12%, i el balanç és Ti, que compleix els requisits de la norma ASTM B348. Després d'un recuit d'homogeneïtzació a 1050 graus (regió) durant 4 h, el lingot es va forjar en un blanc laminat en calent-de 15 mm de gruix. Es va utilitzar una placa d'acer Q235 (2 mm de gruix) com a material de revestiment. La soldadura d'arc d'argó es va utilitzar per muntar i soldar el blanc d'aliatge de titani i la placa d'acer de revestiment en un paquet de laminació laminat tancat, assegurant que l'aliatge de titani no contacti directament amb l'aire durant el procés de laminació per evitar la contaminació per oxidació.

Processos de laminació diferenciats per als dos gruixos objectiu:

 

• Full de 3,0 mm: el paquet de laminació revestida es va escalfar i aïllar a 930 graus (secció de temperatura mitjana de + regió dúplex) durant 2 hores, enrotllat en calent a 3,5 mm en una sola calor, després sotmès a un recuit de recristal·lització a 800 graus durant 1 h per eliminar l'estrès de laminació i perfeccionar l'estructura enrotllada fins a l'acabat de gruix{8} 3,0 mm a través de 2 passades amb una taxa de reducció de laminació en fred d'un 14%.
• Full de 0,5 mm: utilitzant la làmina de 3,0 mm com a blanc intermedi, després del granat de superfície, es va adoptar un procés de laminació en fred a temperatura ambient per assolir el gruix objectiu mitjançant 20 passades de laminació progressiva amb una taxa de reducció total del 83%. Es va realitzar un recuit d'alleujament de tensió a baixa -temperatura a 650 graus durant 30 minuts cada 5 passades per evitar esquerdes durant el rodatge.

 

Els dos gruixos de làmines es van sotmetre finalment a recuit al buit a 650 graus durant 1 h per eliminar l'estrès final de treball en fred i garantir l'estabilitat estructural.

 

Mètodes de prova

Equips de prova: OM&TEM

 

La caracterització de la microestructura es va dur a terme mitjançant el microscopi òptic (OM) OLYMPUS GX71 i el microscopi electrònic de transmissió (TEM) FEI Tecnai G2 F20. Després de mòlta i poliment, les mostres es van gravar amb el reactiu de Kroll (HF:HNO₃:H₂O=1:3:10) durant 5-8 segons per mostrar l'estructura metal·logràfica. Les mostres de TEM es van preparar mitjançant poliment electrolític de doble esprai amb un fluid de treball de metanol: àcid nítric =3: 1 a -20 graus.

Les proves de propietats mecàniques es van realitzar d'acord amb els estàndards ASTM E8/E8M en una màquina de prova universal Instron 5969 per a proves de tracció a temperatura ambient a una velocitat de tracció de 2 mm/min. Es van prendre tres mostres paral·leles per a cada gruix i es va utilitzar el valor mitjà com a resultat final. La microduresa es va provar amb un provador de duresa ZWICK/Roell ZHV30 Vickers amb una càrrega de 100 g i un temps de retenció de 15 segons. Es van provar deu punts per a cada mostra i es va prendre el valor mitjà després d'eliminar els valors màxim i mínim.

 

II.Anàlisi i resultats experimentals

 

Macroestructura i mida del gra

Els dos gruixos de les làmines d'aliatge de titani tenen una estructura + dúplex, però hi ha diferències significatives en la mida del gra, la distribució de fases i el mecanisme de formació a causa del gruix (diferències en la tecnologia de processament).

 

imatges de micrografia d'uns 0,5 mm i 3,0 mm de fulla de titani

 

Paràmetre	Full de gruix mitjà de 3,0 mm-	Full ultra-de 0,5 mm
Mida del gra	8–12 μm (equiaxial gruixut)	2–5 μm (Ultra-Fi)
Distribució de fases	Discontinu (Strips/illes)	Continu (xarxa + precipitats dispersos)
Mecanisme bàsic	Laminació en calent a -temperatura mitjana + laminació en fred moderada	Laminació en fred de gran reducció + recuit a baixa-temperatura

 

 

Comparació de propietats mecàniques

Gruix de la làmina (mm)	Resistència a la tracció Rm (MPa)	Límit de rendiment Rp0,2 (MPa)	Elongació després de la fractura A (%)	Microduresa HV
3.0	898	840	17.7	260
0.5	1035	980	16.5	320
Taxa de millora del rendiment (%)	15.2	16.7	-1.2	23.1

 

III.Conclusions

El procés de laminació revestida pot preparar eficaçment les làmines d'aliatge de titani Gr5 d'alt rendiment-. Hi ha diferències significatives en la microestructura i les propietats mecàniques de les làmines amb diferents gruixos: la làmina de 3,0 mm de gruix mitjà-presenta una estructura equiaxial +tira amb una mida de gra de 8-12μm, una resistència a la tracció a temperatura ambient de 898MPa i un allargament després de la fractura del 177%. la làmina ultrafina de 0,5 mm forma una estructura de xarxa + ultrafina amb una mida de gra de 2-5 μm, la resistència a la tracció augmenta fins a 1035 MPa i l'allargament després de la fractura es manté al 16,5%, aconseguint una bona combinació d'alta resistència i alta plasticitat.

 

La deformació de laminació dominada pel gruix-i els paràmetres del procés són el nucli del control de la microestructura: el procés combinat de laminació en fred de gran reducció i el recuit segmentat és la clau per aconseguir un ultra-refinament del gra de la làmina de 0,5 mm, mentre que la laminació en calent a mitja-temperatura i la petita reducció determinen l'estructura de laminació en fred equivalent de petita reducció. fulla; la capa de revestiment juga un paper en la millora de la uniformitat de la deformació i la inhibició de la generació de defectes en la preparació d'ambdós gruixos de làmines.

 

La làmina de gruix mitjà-de 3,0 mm, amb bona plasticitat i resistència moderada, és adequada per a components de càrrega-com ara peces estructurals aeroespacials i canonades d'enginyeria marina; la làmina ultra-de 0,5 mm, amb la seva excel·lent resistència específica i precisió dimensional, es pot utilitzar en camps-de gamma alta, com ara implants mèdics (per exemple, casquilles d'articulacions artificials) i components lleugers de fulles de-motor aerodinàmic.