Effetto della lavorazione termomeccanica sui cambiamenti microstrutturali della lega di titanio Ti600

Con il rapido sviluppo dell'industria aeronautica, al fine di soddisfare i requisiti della progettazione di nuovi aeromobili, i paesi di tutto il mondo sono in competizione per sviluppare leghe di titanio per un uso a lungo termine superiore a 600 gradi. Allo stato attuale, lo sviluppo di leghe di titanio ad alta temperatura si concentra principalmente sul sistema Ti-A1-Zr-Sn-Mo-Si, i paesi hanno sviluppato diverse leghe di titanio ad alta temperatura con prestazioni eccellenti per l'uso a 600 gradi, e questa serie di leghe si è rivelata il sistema di leghe di titanio ad alta temperatura di maggior successo. La lega Ti600 è un tipo di lega di titanio ad alta temperatura di tipo quasi alfa sviluppata dal Northwest Research Institute of Nonferrous Metals e è progettato principalmente per i requisiti applicativi dei motori aeronautici. La lega Ti600 è una lega di titanio ad alta temperatura di tipo quasi alfa sviluppata dal Northwest Nonferrous Metals Research Institute, progettata principalmente per applicazioni di motori aerospaziali. La sua composizione si basa sulla serie di leghe di cui sopra con l'aggiunta dell'elemento delle terre rare Y, che è in linea con lo standard di progettazione per le leghe di titanio ad alta temperatura e si prevede quindi che diventi un materiale aerospaziale. Per la produzione di componenti speciali a forma di dischi e pale di compressori, si ritiene necessario ottimizzare le condizioni di lavorazione termomeccanica per controllare le caratteristiche delle proprietà meccaniche e della microstruttura. Pertanto, chiarire la relazione tra microstruttura e parametri di lavorazione termomeccanica è essenziale per la produzione di leghe di titanio Ti600.

Il materiale utilizzato per il test era la lega di titanio Ti600 con una composizione nominale di (in peso%) Ti-6Al-2.8Sn-4Zr -0.5Mo-0.4Si-0.1Y e la sua temperatura di transizione era di circa 1010 gradi. Il materiale utilizzato per il test era la lega di titanio Ti600 con una composizione nominale di (in peso%) Ti-6Al-2.8Sn-4Zr-0.5Mo{{20 }}.4Si-0.1Y. Le barre di lega Ti600 allo stato di consegna sono state sottoposte a forgiatura a zona in fase bifase e la microstruttura iniziale era costituita da lamelle 30-40 μm di lunghezza x 2 μm di larghezza e una fase massiccia che rappresentava circa il 10% della trasformazione fine matrice. I test di compressione isotermica sono stati eseguiti su un simulatore termico Gleeble-1500 controllato da computer con un intervallo di temperatura di deformazione compreso tra 800 e 1100 gradi, velocità di deformazione di 0,001, 0,01, 0,1, 1 e 10 s-1 e un campione altamente compressivo del 70%. Immediatamente dopo la compressione termica, i campioni sono stati raffreddati in acqua per proteggere l'organizzazione deformata dal calore. I risultati del test hanno mostrato che:
La temperatura di deformazione ha una grande influenza sulla microstruttura. Lavorando a temperature inferiori alla temperatura di transizione (da 800 a 950 gradi), la sferoidizzazione dinamica è stata chiaramente riscontrata nei campioni deformati all'aumentare della temperatura. Lavorando a temperature superiori alla temperatura di transizione (da 1000 a 1100 gradi), l'allungamento dei grani si è verificato nel piano perpendicolare alla direzione di forgiatura. All'interno dei grani trasformati sono state rinvenute lamelle martensitiche aciculari discontinue.
La velocità di deformazione influenza completamente la deformazione della lega Ti600. All'aumentare della velocità di deformazione (0,1-10 s-1), le scaglie allungate si sono attorcigliate maggiormente e la frattura dell'organizzazione lamellare è apparsa chiaramente in + condizioni di lavorazione.
Il meccanismo di rammollimento delle leghe Ti600 pressate a caldo a 1000-1100 gradi è principalmente una restituzione dinamica e la formazione di sottocristalli e pareti di dislocazione sono caratteristiche microstrutturali tipiche osservate nella singola fase.
La lavorazione nella regione della fase + (da 800 a 950 gradi) riduce sia lo stress reologico con l'aumento della temperatura che la diminuzione della velocità di deformazione. Il meccanismo di rammollimento è principalmente la sferoidizzazione dinamica dei fogli all'interno dei grani.