Ảnh hưởng của quá trình rèn đến tính chất cơ học của thanh titan Ti-811

Hợp kim titan Ti-811 (Ti-8Al-1Mo-1V) là hợp kim titan chịu nhiệt gần loại A. Nó có nhiều ưu điểm như nhiệt độ phòng cao và độ bền nhiệt độ cao, độ ổn định nhiệt tốt và hiệu suất leo ở nhiệt độ cao. Nó chủ yếu được sử dụng trong các bộ phận quay tốc độ cao như đĩa máy nén động cơ máy bay và cánh quạt giai đoạn 1 đến giai đoạn 3. Các bộ phận này, được sử dụng trong môi trường làm việc khắc nghiệt trong một thời gian dài ,phải có tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao, đặc biệt là tính ổn định nhiệt cao và tính chất rão ở nhiệt độ cao, bởi vì những tính chất này không chỉ quyết định tuổi thọ của hợp kim mà còn quyết định hiệu suất của động cơ. Vì vậy, nó rất cần thiết nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc và tính năng của vật liệu thanh titan Ti-811.

Bài viết này thảo luận về tác động của quá trình rèn đến cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của thanh hợp kim titan Ti-811, đồng thời phân tích so sánh cấu trúc vi mô, tính chất cơ học và mức độ phát hiện khuyết tật siêu âm của ba quy trình rèn, làm cơ sở cho sản xuất công nghiệp và phát triển các thanh hợp kim titan Ti-811. Cung cấp tài liệu tham khảo lý thuyết và cơ sở để cải tiến quy trình.

Thông qua phân tích dữ liệu thực nghiệm, chúng ta có thể thấy rằng sự khác biệt về đặc tính kéo ở nhiệt độ phòng của thanh hợp kim titan Ti{0}} trong hai quy trình là nhỏ và sự khác biệt về độ bền là không đáng kể, và cả hai đều đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn. Bởi vì cả cấu trúc đẳng trục và cấu trúc trạng thái kép thanh hợp kim titan Ti-811 đều có độ ổn định nhiệt tốt nên sự khác biệt về độ ổn định nhiệt sau 100 giờ tiếp xúc với nhiệt ở 400 độ cũng là nhỏ, nhưng hiệu suất leo của quy trình A lớn hơn 0,2%, không đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn sản phẩm. Đặc tính leo của quy trình B và C đều nhỏ hơn 0,2%, có thể đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn sản phẩm và xử lý C thể hiện đặc tính rão ở nhiệt độ cao tốt hơn. Dựa trên phân tích của Hình 2 và 3, người ta tin rằng hàm lượng tương đối của a sơ cấp và a thứ cấp trong cấu trúc rèn của thanh hợp kim titan Ti-811, cũng như hình dạng của thứ cấp a, có tác động lớn hơn đến các thuộc tính leo của nó. Khi hàm lượng chính a thấp, hiệu suất leo sẽ tốt hơn so với khi hàm lượng chính a cao. Hiệu suất leo sẽ tốt hơn khi thứ cấp a phân bố trên p ma trận có dạng hình kim mảnh với định hướng cục bộ nhất quán. Điều này là do dạng dải a trong cấu trúc vi mô có khả năng chống rão tốt hơn so với dạng đẳng cự a. Trong quá trình rão chậm, biến dạng trượt của cấu trúc cân bằng bắt đầu từ từng hạt a. Khi biến dạng tăng lên, độ trượt chiếm nhiều hạt a hơn và sau đó lan sang các hạt p xung quanh, do đó, các khoảng trống Creep tạo mầm chậm, nhưng một khi khoảng trống bị loại bỏ. được hình thành, nó có thể mở rộng nhanh chóng để tạo thành một vết nứt gần như phân cắt.

Mức độ lộn xộn của các thanh thu được qua quá trình C nằm trong phạm vi 0.8-12dB trong quá trình kiểm tra siêu âm, có thể chấp nhận được; các yêu cầu tiêu chuẩn sản phẩm đối với thanh hợp kim titan Ti-811 dành cho lưỡi hai chân. Điều này cũng cho thấy rằng việc tăng nhiệt độ rèn của thanh hợp kim titan Ti-811, giảm khả năng chống biến dạng và tăng khả năng rèn của thanh có thể cải thiện hiệu quả tính đồng nhất của cấu trúc và cải thiện mức độ phát hiện khuyết tật của nó.

Thông qua ba thử nghiệm quy trình rèn, so sánh và phân tích toàn diện dữ liệu thử nghiệm về cấu trúc vi mô, tính chất cơ học và mức độ phát hiện lỗ hổng siêu âm của thanh hợp kim titan Ti-811 trong các quy trình khác nhau, chúng tôi đã đi đến kết luận sau:

• Nhiệt độ rèn có tác động đáng kể đến cấu trúc vi mô của thanh hợp kim titan Ti-811. Khi nhiệt độ thấp hơn, hàm lượng a sơ cấp trong cấu trúc thanh cao hơn và pha a thứ cấp kết tủa ít hơn; sau khi nhiệt độ rèn là tăng lên một cách thích hợp, hàm lượng a sơ cấp giảm đáng kể và lượng kết tủa của pha a thứ cấp mịn như kim tăng lên.

• Nội dung chính a và dạng a thứ cấp được phân bố trên ma trận p có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất leo. Cấu trúc thứ cấp giống như kim ít hơn chính cộng với cấu trúc thứ cấp có thể có được khả năng chống leo tốt.

• Nhiệt độ rèn tăng lên, làm tăng khả năng rèn của thanh hợp kim titan Ti-811. Sau khi các mảnh dài hoặc lớn bị vỡ hoàn toàn, cấu trúc trở nên đồng nhất hơn, từ đó cải thiện mức độ phát hiện lỗ hổng siêu âm.