Koje promjene nastaju u metalnoj strukturi titanijumskih legura nakon procesa termičke obrade?

1.1 Žarenje za ublažavanje naprezanja Glavna svrha žarenja za ublažavanje naprezanja je eliminisanje unutrašnjih naprezanja nastalih tokom hladne obrade, hladne deformacije i zavarivanja titanijumskih legura. Prisutnost ovih unutrašnjih naprezanja može uzrokovati deformaciju, pucanje i druge probleme u naknadnoj obradi ili korištenju dijelova od legure titana, što utiče na njihove performanse i vijek trajanja. Stoga se proces žarenja za ublažavanje naprezanja obično primjenjuje nakon procesa kao što su vruće kovanje, lijevanje, obrada hladne deformacije, rezanje, strojna obrada i zavarivanje. Za vrijeme procesa žarenja za ublažavanje naprezanja, odabir temperature i vremena žarenja je vrlo važan. Za toplinski{5}}legura titana koja se obrađuje, temperatura rekristalizacije se općenito koristi za žarenje, koristeći mehanizam oporavka za uklanjanje naprezanja. Titanium Home izvještava da je preciznom kontrolom parametara žarenja moguće efikasno eliminisati unutrašnje naprezanje uz izbjegavanje negativnih efekata na druga svojstva legure titanijuma. U stvarnoj proizvodnji različita preduzeća su provela veliki broj eksperimenata i optimizacija parametara žarenja za ublažavanje naprezanja kako bi se osigurao kvalitet proizvoda.

1.2 Potpuno žarenje Također poznato kao rekristalizacijsko žarenje, njegova svrha je da dobije rekristaliziranu strukturu, čime se poboljšava plastičnost materijala. Većina legura titanijuma i + dupleks legura titanijuma se koriste u stanju rekristalizacionog žarenja. legure titanijuma: Temperatura žarenja se obično postavlja na 120-200 stepeni ispod tačke fazne transformacije. Ako je temperatura žarenja previsoka, to će uzrokovati grubost zrna, smanjujući sveobuhvatne performanse materijala; dok će niža temperatura rezultirati nepotpunom rekristalizacijom i plastičnost materijala ne može dostići idealno stanje. Pošto brzina hlađenja ima mali uticaj na strukturu i performanse titanijumskih legura, za hlađenje se često koristi metoda vazdušnog hlađenja. Titanium Home izvještava da neka poduzeća za proizvodnju zrakoplovnih komponenti, kada proizvode dijelove od legure titanijuma, striktno provode tretman žarenja unutar ovog temperaturnog raspona kako bi osigurali plastičnost i performanse obrade dijelova. Blizu legura titanijuma i + dupleks legura titanijuma: Tokom procesa žarenja, osim rekristalizacije, doći će i do promena u fazi i fazi, što čini složenijim određivanje temperature žarenja i metode hlađenja. Potrebno je sveobuhvatno razmotriti različite faktore, te kroz veliki broj eksperimenata i akumulacije iskustva odrediti optimalne parametre procesa. Titanium Home je napomenuo da su istraživači sproveli detaljne studije o ovim legurama i kontinuirano optimizirali proces žarenja kombinacijom matematičkog modeliranja i eksperimentalne verifikacije. Metastabilne legure titanijuma: Potpuno žarenje se obično kombinuje sa obradom rastvorom, a temperatura žarenja je generalno iznad 80-100 stepeni +/fazne tačke transformacije. Ova metoda obrade može omogućiti leguri da dobije dobru strukturu i performanse. Titanium Home izvještava da se metastabilne legure titana koje se koriste u području brodogradnje, nakon ovog tretmana, mogu bolje prilagoditi teškim morskim okruženjima i poboljšati vijek trajanja.

1.3 Tretman rastvorom i tretman starenjem Svrha tretmana rastvorom je dobijanje metastabilnih faza koje se mogu ojačati starenjem, kao što su ′ martenzit, ″ martenzit ili metastabilna faza. Ove metastabilne faze će se razgraditi tokom naknadnog procesa starenja, stvarajući fine ravnotežne faze, izazivajući tako efekte jačanja padavina i značajno povećavajući tvrdoću i čvrstoću materijala. Temperatura rastvora je obično niža od tačke transformacije +/faze za 40 do 100 stepeni, omogućavajući formiranje primarne faze i faze, uz izbegavanje prekomernog grubljanja zrna. Metode hlađenja nakon tretmana otopinom obično uključuju gašenje vodom i kaljenje u ulju. Gašenje vodom je češće jer može postići bržu brzinu hlađenja, olakšavajući formiranje potrebnih metastabilnih faza. Ojačanje starenjem je očiglednije kod legura titanijuma sa visokim -sadržajem stabilizirajućih elemenata, dok je njegov efekat relativno slab u blizu- legurama i + dvofaznim legurama titanijuma sa nižim sadržajem -stabilizujućih elemenata. Stoga je u praktičnim primjenama potrebno razumno odabrati procesne parametre za tretman rastvora i starenja na osnovu specifičnog sastava i zahtjeva performansi legure titana. Titanium Home je izvijestio da su neka vrhunska{16}}preduzeća za proizvodnju medicinskih uređaja postigla materijale implantata od legure titanijuma dovoljne čvrstoće i dobre biokompatibilnosti preciznom kontrolom rješenja i parametara tretmana starenja.

2.1 Promjene u mikrostrukturi tokom zagrijavanja

2.1.1 Rekristalizacija i oporavak Tokom procesa zagrijavanja hladno-legura titanijuma, prva pojava koja se javlja je rekristalizacija. Tokom ovog procesa, kroz kretanje slobodnih mjesta i dislokacija, može se eliminirati drugi tip unutrašnjeg naprezanja koji nastaje tijekom deformacije. Temperatura rekristalizacije je generalno niža od temperature rekristalizacije i obično se javlja između 450 i 640 stepeni. Kako temperatura nastavi da raste, u deformiranoj mikrostrukturi će se pojaviti nova neiskrivljena ravnoosna zrna, koja postupno zamjenjuju deformirana zrna, što rezultira smanjenjem tvrdoće i čvrstoće materijala i poboljšanjem plastičnosti. Ovaj proces se naziva rekristalizacija. Kada dođe do rekristalizacije, različite vrste titanijumskih legura će pokazati različito ponašanje. Za skoro{10}} legure i + legure, često se opaža fazno otapanje i promjene u sadržaju faze; za legure je također uključen proces pretapanja. Generalno, zbog ograničene sposobnosti hladne deformacije titanijumskih legura, teško je rafinirati zrna legure deformacijom i rekristalizacijom. Međutim, za legure titanijuma, koje imaju jaku sposobnost hladne deformacije, može se koristiti deformacija i rekristalizacija za postizanje određenog stepena prefinjenosti. Za +-fazne legure titanijuma, deformacija i rekristalizacija se takođe mogu koristiti za pročišćavanje mikrostrukture legure i poboljšanje njene plastičnosti. Titanium Home izvještaji pokazuju da je istraživački tim sproveo-dubinske studije o procesima oporavka i rekristalizacije različitih legura titanijuma, pružajući teorijsku osnovu za optimizaciju procesa termičke obrade.

2.1.2 Fazna i fazna transformacija Kada temperatura zagrijavanja prijeđe → tačku fazne transformacije, kristalni tipovi faze i faze počinju da se transformišu u legurama titanijuma. Za čisti titanijum, temperatura transformacije je približno 875 ± 5 stepeni. Tokom ↔ fazne transformacije, Burgersov odnos orijentacije ostaje nepromijenjen, odnosno (110) // (0001) ; [111] // [11 2 0] . Ova specifična orijentacija ima značajan uticaj na mikrostrukturu i svojstva titanijumskih legura. Titanium Home izvještaji naglašavaju da je razumijevanje ovog odnosa orijentacije ključno za kontrolu evolucije mikrostrukture i optimizaciju performansi titanijumskih legura.

2.2 Promjene u mikrostrukturi tokom hlađenja

2.2.1 Sporo hlađenje Kada se legure titanijuma polako hlade od jedno-faznog regiona do dvofaznog regiona, često dolazi do transformacije kristalnog tipa iz faze u fazu, održavajući Burgersov odnos orijentacije: . Ovaj proces transformacije je relativno spor, a rezultujuća mikrostruktura je relativno ujednačena. Titanium Home navodi da se u proizvodnji nekih proizvoda od legura titanijuma sa visokim zahtevima za ujednačenost mikrostrukture, korišćenjem sporog hlađenja može postići bolji kvalitet proizvoda.

2.2.2 Brzo hlađenje Tokom procesa brzog hlađenja, promjene mikrostrukture titanijumskih legura su složenije. Mogu se pojaviti različite transformacije kao što su transformacija martenzitne faze, ugašena ω faza, prezasićena faza i zaostala visokotemperaturna faza. Proizvodi transformacije uključuju ´, ", ω, nedovoljno ohlađenu fazu, metastabilnu fazu, prezasićenu fazu, itd., ovisno o sadržaju -stabilizujućih elemenata. Različiti proizvodi transformacije će imati različite efekte na svojstva titanijumskih legura, kao što je fazna transformacija martenzita može povećati čvrstoću titanijumskih legura, ali može smanjiti njihovu preciznu kontrolu mikrostrukture u istraživanju. transformacija tokom procesa brzog hlađenja prilagođavanjem brzine hlađenja i sastava legure kako bi se ispunili zahtjevi različitih scenarija primjene.

2.2.3 Metastabilne faze nastale brzim hlađenjem će se transformisati u ravnotežne faze tokom procesa starenja. Ovaj proces uključuje razgradnju metastabilnih faza, razgradnju prezasićenih faza i druge pojave. Navedena transformacija je glavni razlog za ojačavanje titanijumskih legura termičkom obradom. Razumnom kontrolom temperature i vremena tretmana starenjem, legure titana mogu dobiti željenu mikrostrukturu i svojstva. Izveštaj Titanium Homea pokazuje da se u vazduhoplovstvu proces transformacije titanijumskih legura strogo prati kako bi se osigurale stabilne i pouzdane performanse komponenti aviona.

2.2.4 Eutektička transformacija Eutektička transformacija titanijumskih legura se često dešava u legurama koje sadrže stabilne elemente titanijuma i brzih eutektičkih legura. Ova transformacija obično smanjuje plastičnost materijala i negativno utiče na svojstva materijala. Da bi se poboljšala ova situacija, može se izvršiti izotermna obrada mikrostrukture kako bi se dobila beinitna ne-slojna mikrostruktura, čime se poboljšavaju sveobuhvatna svojstva materijala. Titanium Home izvještava da su istraživači kontinuirano istraživali parametre procesa izotermne obrade i uspješno poboljšali plastičnost legura titanijuma za eutektičku transformaciju, proširujući njihov opseg primjene.

2.2.5 Fazna transformacija izazvana stresom-Metastabilna faza može se transformirati u martenzit pod djelovanjem naprezanja ili naprezanja. Proizvodi transformacije uključuju heksagonalni martenzit ' i ortorombični martenzit ". Ovaj proces može generirati efekat plastičnosti izazvan faznom transformacijom-, povećavajući stopu izduženja i stvrdnjavanja deformacijom legure titanijuma. U praktičnim primjenama, ova karakteristika se može koristiti za poboljšanje performansi oblikovanja i otpornosti na zamor titanijumskih komponenti u svim dijelovima autonomne proizvodnje titanijuma. napravljeni su pokušaji da se iskoristi fazna transformacija izazvana naprezanjem-za poboljšanje performansi dijelova od legure titanijuma.

Zaključno, proces termičke obrade i promjene mikrostrukture titanijumskih legura je složeno i važno polje istraživanja. Izveštaji Titanium Home-a predstavili su najnovije rezultate istraživanja i praktične slučajeve primene u industriji. Duboko razumijevajući proces toplinske obrade i zakone promjene mikrostrukture titanijumskih legura, možemo razumnije odabrati i dizajnirati parametre procesa termičke obrade, čime se dobijaju materijali od legura titanijuma sa odličnim svojstvima, koji ispunjavaju zahteve različitih inženjerskih oblasti. U budućnosti, uz kontinuirano produbljivanje istraživanja i kontinuirani napredak tehnologije, izgledi za primjenu titanijumskih legura će biti širi.