Processo di ricottura per lega di titanio Gr38

La lega di titanio, come materiale strutturale leggero, ha eccellenti prestazioni globali, bassa densità, elevata resistenza specifica, buona resistenza alla fatica e resistenza all'estensione delle crepe, eccellente resistenza alla corrosione, buone prestazioni di saldatura, ecc., quindi ha una prospettiva di applicazione sempre più ampia in l'aviazione, l'aerospaziale, l'automotive, la costruzione navale, l'energia e altri settori. La lega di titanio Gr.38 è una nuova lega di titanio sviluppata da ATI Technologies negli Stati Uniti, che può essere utilizzata per sostituire il mezzo più comune. La composizione nominale di Gr.38 la lega di titanio è Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O, che è un tipo di lega di titanio ad alta resistenza di tipo + -. Rispetto alla lega TC4, la lega Gr.38 utilizza ferro invece del più costoso vanadio come elemento stabilizzante, e la sua resistenza è paragonabile a quella della lega TC4, e il suo allungamento è paragonabile o leggermente superiore, ma a differenza di essa, è in grado di lavorazione a caldo e a freddo e può essere trasformato in lamiere sottili, bobine, nastri, nastri trafilati di precisione a caldo, piastre spesse, tubi senza saldatura, nonché getti e prodotti ingegnerizzati. In considerazione della lega di titanio Gr.38 ha un'eccellente formatura superplastica e prestazioni di fatica a foro aperto, ma può anche essere saldata per attrito, il suo uso è molto ampio, abbastanza adatto per sostituire acciaio, alluminio, materiali compositi, titanio puro e altre leghe di titanio, soprattutto nel settore aerospaziale e militare della difesa ha prospettive applicative molto ampie. Al momento, ci sono pochissimi rapporti di ricerca su questa lega, pertanto, i ricercatori hanno studiato l'effetto di diversi regimi di ricottura delle barrette in lega di titanio Gr.38 sulla microstruttura, sulle proprietà meccaniche e sulla morfologia della frattura da trazione.

Le principali materie prime utilizzate nella preparazione della lega di titanio Gr.38 sono la spugna di titanio e gli elementi di lega aggiunti, mentre gli elementi di lega aggiunti sono lega di alluminio-vanadio, grani di alluminio, chiodi di ferro e biossido di titanio. Dopo il processo di miscelazione e preparazione dell'elettrodo, infine, il lingotto di Φ440 mm è stato preparato mediante due fusioni sotto vuoto utilizzando un forno elettrico ad arco ad autoconsumo sotto vuoto. Il punto di transizione di fase della lega di titanio Gr.38 è stato misurato a 970±5 gradi utilizzando la metallografia a temperatura elevata. Il lingotto da Φ440 mm è stato forgiato per 8 tempi di fuoco e infine laminato a caldo fino a ottenere una barra da Φ20 mm allo stato laminato. Il sistema di ricottura prevede il raffreddamento del forno, il raffreddamento ad acqua e il raffreddamento ad aria dopo aver mantenuto rispettivamente a 830, 930, 950 e 1000 gradi per 1 ora.
Una barra di prova lunga 75 mm è stata tagliata dalla barra finita come campione di proprietà meccaniche e una barra di prova lunga 20 mm è stata tagliata come campione metallografico per completare il contenuto di prova dopo il trattamento di ricottura. Il contenuto del test è principalmente quello di testare la microstruttura, le proprietà di trazione a temperatura ambiente e la morfologia della frattura da trazione in diversi regimi di ricottura. I risultati del test hanno mostrato che:
(1) Dopo la ricottura a 930~950 gradi con isolamento per 1 ora e quindi raffreddamento ad aria (o raffreddamento ad acqua), la lega Gr.38 può ottenere un'elevata resistenza e una buona plasticità e le proprietà meccaniche complete sono buone.
(2) Lega Gr.38 con conservazione del calore a 830 gradi 1 ora dopo la ricottura raffreddata ad aria, il carico di snervamento è basso, favorisce la successiva lavorazione dei materiali
(3) La morfologia della frattura per trazione a temperatura ambiente del materiale in lega Gr.38 è caratterizzata da tenacità a nido d'ape, conservazione del calore a 1000 gradi 1 ora dopo la ricottura, la sua frattura sulla tenacità del nido è relativamente piccola e superficiale, è relativamente scarsa plasticità.