Ricerca sul processo di trattamento termico delle piastre in lega di titanio

Il titanio, come materiale strutturale resistente alla corrosione, è ampiamente utilizzato nei settori aerospaziale, petrolchimico, nella produzione di sale, nella stampa e nella tintura, nel settore farmaceutico, alimentare, nella desalinizzazione dell'acqua di mare, ecc. Tuttavia, ad alta temperatura e alta concentrazione di cloruro, la corrosione interstiziale si verifica in puro titanio, che influisce sulla durata. Per risolvere il problema della corrosione interstiziale del titanio puro ad alta temperatura e alta concentrazione di cloruro, le persone hanno sviluppato un nuovo tipo di lega di titanio --- lega Ti-0.2Pd. La lega ha la capacità di resistere alla corrosione localizzata in mezzi riducenti e cloruri concentrati a caldo, ma a causa dell'aggiunta del prezioso metallo palladio, il costo è elevato, quindi la sua applicazione è stata limitata. a metà degli anni '90, la Titanium Metals Corporation degli Stati Uniti sviluppò la lega Ti-0.3Mo-0.8Ni. La lega è quasi del tipo lega di titanio, ha una buona resistenza alla corrosione interstiziale ad alta temperatura, alta concentrazione di cloruro, può parzialmente sostituire il costo più elevato della lega Ti-0.2Pd [3-4], è stata inclusa negli Stati Uniti, nel Regno Unito, in Russia, Giappone, Francia, Germania, ecc. Lo standard e la produzione industrializzata.
Negli anni '800, la Cina iniziò a lavorare e ad applicare ricerche su materiali in lega Ti-0.3Mo-0.8Ni, ma li incluse anche nei nostri standard (corrispondenti al TA10 cinese) e in titanio puro può apparire ambiente di corrosione interstiziale è stato applicato. Ad esempio, nel marzo 1985, è stato applicato alla camera di riscaldamento della produzione di sale sotto vuoto nella miniera di sale di Xiangli e nell'aprile 1986 è stato applicato alla camera di riscaldamento del serbatoio di evaporazione del cloruro di magnesio nella miniera di sale di Tanggu. La Nanjing Baotai Special Materials Company ha intrapreso l'ordine di materiali compositi in titanio e acciaio per un'unità di produzione di un progetto di fertilizzante a base di potassio all'estero. Il rivestimento in materiale composito è un foglio di lega di titanio TA10 spesso 3 mm. Secondo lo standard GB/T3621-2007 "piastra in titanio e lega di titanio", la piastra convenzionale deve soddisfare i requisiti della classe A, l'allungamento a rottura può raggiungere il 18%, mentre la piastra successiva utilizzata per la saldatura a esplosione deve soddisfare i requisiti della classe B, l'allungamento a rottura dovrebbe raggiungere oltre il 25%. Per il processo composito di esplosione dei requisiti di plasticità delle piastre in lega di titanio, può essere utilizzato come materia prima la produzione di piastre in spugna di titanio a bassa durezza 0, al fine di ottenere il processo successivo sui requisiti dell'indice di plasticità, ma ciò aumenterà inevitabilmente il costo delle materie prime . Questo esperimento utilizza una spugna di titanio di grado 2 come materia prima per preparare un foglio di lega di titanio TA10, attraverso lo studio di diversi sistemi di trattamento termico sull'organizzazione e le proprietà del foglio di lega di titanio TA10, per esplorare il sistema di trattamento termico appropriato, al fine di ottenere il indice di plasticità per soddisfare i requisiti del successivo processo composito di esplosione TA10 foglio di lega di titanio.

1 esperimento

1.1 Materiali sperimentali utilizzati 2 spugna di titanio, lega intermedia di nichel - molibdeno, dopo due fusioni di autoconsumo sotto vuoto per preparare un lingotto di lega di titanio TA10 del diametro di 56 0 mm, la sua composizione chimica è mostrata nella Tabella 1. lingotto mediante forgiatura billette, fresatura, macinazione e altri processi realizzati con lastre laminate a caldo, e poi nel laminatoio del 1680 mediante due fuochi laminati in una lamiera spessa 3,0 mm. Figura 1 per le fotografie metallografiche della piastra in lega di titanio TA10 allo stato laminato, l'organizzazione della sua organizzazione di deformazione dello stato di laminazione del nastro molto fine. La tabella 2 mostra le proprietà meccaniche a temperatura ambiente del foglio di lega di titanio TA10 allo stato laminato.

1.2 Trattamento termico Test di trattamento termico utilizzando SX2-2.5-10 forno a resistenza, errore di temperatura ± 5 gradi C. La lega di titanio TA10 è una lega quasi di tipo, la velocità di raffreddamento ha poco effetto sulla sua organizzazione e proprietà, la temperatura di ricottura dovrebbe generalmente essere selezionata al di sotto del punto di transizione di fase + / di 120-200 grado C. La temperatura di + / punto di transizione di fase di + / punto di transizione di fase. Pertanto, i campioni di trattamento termico sono stati tagliati su piastre in lega di titanio TA10 laminate a caldo spesse 3,0 mm e ricotti a diverse temperature, le temperature di ricottura erano 550, 600, 650, 700, 750 e 800 gradi, il tempo di mantenimento era di 30 minuti e il metodo di raffreddamento era il raffreddamento ad aria. Sono stati prelevati campioni dalle piastre ricotte per l'osservazione della microstruttura e i test delle proprietà meccaniche per esplorare la temperatura di ricottura appropriata. Nella temperatura di ricottura, trattamento di ricottura con tempi di mantenimento diversi, il tempo di mantenimento era rispettivamente di 15, 30, 60, 120, 180 minuti, prelevare campioni per osservare la microstruttura della piastra dopo la ricottura per tempi diversi e testare le proprietà meccaniche e infine ottenere l’apposito sistema di trattamento termico.

2 Risultati e discussione

2.1 L'effetto della temperatura del trattamento termico sull'organizzazione e sulle proprietà meccaniche della lamiera laminata a caldo in lega di titanio TA10 mediante isolamento a temperature diverse 30 minuti e trattamento di ricottura con raffreddamento ad aria delle proprietà meccaniche e della microstruttura a temperatura ambiente sono mostrati nella Tabella 3 e nella Figura 2. come mostrato in Tabella 3, piastra in lega di titanio TA10 mediante trattamento di ricottura a 550 gradi × 30 min/AC, causato dal fenomeno dell'indurimento della lavorazione della forza dell'elevata resistenza e della plasticità del fenomeno dei poveri non viene eliminato. Eliminazione; tra 550 ~ 650 gradi, con l'aumento della temperatura di trattamento termico, il fenomeno dell'indurimento della lavorazione della lamiera viene gradualmente eliminato, la resistenza alla trazione viene gradualmente ridotta, la plasticità leggermente migliorata; tra 650 ~ 700 gradi, la resistenza del foglio laminato a caldo è quasi invariata, mentre la plasticità è notevolmente migliorata; tra 750 ~ 800 gradi, la resistenza alla trazione della lamiera laminata a caldo è ancora invariata, mentre l'allungamento dopo la rottura sta diminuendo, deterioramento della plasticità della lamiera. Come si può vedere dalla Figura 2, la piastra in lega di titanio TA10 a 700 gradi sotto il processo di recupero principale, l'organizzazione della deformazione per rotolamento dell'organizzazione a striscia, quando la temperatura del trattamento termico aumenta a 700 gradi, si verifica la nucleazione della ricristallizzazione e la crescita del grano . Temperatura di trattamento termico di 750 gradi, la ricristallizzazione è sostanzialmente completa, la stragrande maggioranza dell'organizzazione è per la fase isometrica più fine, ma c'è ancora un piccolo numero di organizzazioni di deformazione a bande. Quando la temperatura del trattamento termico raggiunge gli 800 gradi, alcuni grani crescono in modo anomalo e l'organizzazione è grossolana. Pertanto, affinché la lamiera laminata a caldo in lega di titanio TA10 soddisfi i requisiti del processo composito di esplosione sulla plasticità della piastra, la temperatura di trattamento termico appropriata deve essere selezionata tra 700 ~ 750 gradi.

2.2 L'effetto del tempo di mantenimento sull'organizzazione e sulle proprietà meccaniche della piastra in base alla temperatura di trattamento termico selezionata per l'esperimento della temperatura di trattamento termico di 750 gradi, le proprietà meccaniche della piastra dopo il trattamento termico con diversi tempi di mantenimento a questa temperatura sono mostrate nella Tabella 4, la microstruttura è mostrata nella Figura 3. dalla Tabella 4 si può vedere, quando la temperatura di riscaldamento di 750 gradi, con il prolungamento del tempo di mantenimento, la resistenza alla trazione della piastra in lega di titanio TA10 non varia molto, entro 5 ~ 10MPa, il tempo di tenuta di 5 ~ 10 MPa, la resistenza alla trazione della piastra in lega di titanio TA10 non è molto elevata. ~ 10MPa, tempo di isolamento nell'intervallo di 15 ~ 60 minuti, allungamento della piastra alla rottura con l'estensione del tempo di isolamento significativamente maggiore, la plasticità migliora; e quando il tempo di isolamento è superiore a 60 minuti, l'allungamento della piastra alla rottura presenta una riduzione più evidente e la plasticità si deteriora gradualmente. Come si può vedere dalla Figura 3, la piastra in lega di titanio TA10 a 750 gradi dopo un trattamento di ricottura di 15, 30, 60, 120, 180 minuti, l'organizzazione dall'organizzazione iniziale della deformazione della laminazione del nastro gradualmente ricristallizza la nucleazione e la crescita del grano, quando il tempo di tenuta è di 30 minuti , la ricristallizzazione è sostanzialmente completa (vedi Figura 3b), quando il tempo di mantenimento raggiunge i 60 minuti, la ricristallizzazione del tutto, l'organizzazione è isotropa fine e uniforme e la plasticità è buona; Quando il tempo di tenuta è superiore a 60 minuti, la piastra presenta una riduzione più evidente dell'allungamento dopo la rottura e la plasticità si deteriora gradualmente. L'organizzazione è fine e uniforme nella fase isometrica (vedi Figura 3c). Man mano che il tempo di isolamento continua ad estendersi, la struttura deformativa e altri fattori che ostacolano l'eliminazione della crescita dei grani, alcuni confini speciali dei grani migrano rapidamente [11], alcuni dei grani ricristallizzati crescono in modo anomalo, l'organizzazione diventa gradualmente grossolana.

In sintesi, il trattamento di ricottura della lamiera laminata in lega di titanio TA10 deve raggiungere una certa temperatura per rispondere efficacemente e ottenere una migliore organizzazione e prestazioni. Come nel trattamento di ricottura a 750 gradi, si può ottenere quando l'organizzazione equiassiale e una buona plasticità, quando la temperatura continua ad aumentare, quando la resistenza aumenta, l'allungamento diminuisce. Anche il trattamento di ricottura della piastra in lega di titanio TA10 deve essere controllato quando il tempo di mantenimento, altrimenti a causa della crescita dei grani ricristallizzati, influenzerà la plasticità del materiale.

3 Conclusione

(1) Quando la temperatura del trattamento termico raggiunge i 600 gradi, l'organizzazione della piastra in lega di titanio TA10 può ottenere una buona risposta, ma la plasticità è scarsa. Se è necessario ottenere una migliore plasticità per soddisfare i requisiti di utilizzo delle piastre in titanio per compositi esplosivi, è necessario effettuare un trattamento termico a una temperatura più elevata (700 ~ 750 gradi). (2) Quando la temperatura del trattamento termico è certa, il tempo di mantenimento ha poco effetto sulla resistenza della piastra in lega di titanio TA10, ma la plasticità ha un effetto significativo. (3) Per la lamiera laminata a caldo in lega di titanio TA10 da 3 mm di spessore, dopo il trattamento di ricottura AC (700 ~ 750) gradi × (30 ~ 60) min / AC, è possibile ottenere una fase equiassiale più uniforme e proprietà meccaniche migliori e complete, per soddisfare i requisiti uso di piastre in titanio per requisiti compositi esplosivi.