Efecto del proceso de extrusión en caliente sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del tubo de aleación de titanio TA15
La composición química nominal de la aleación de titanio TA15 es Ti-6.5AI-2Zr-1Mo-1V. Es una aleación de alfa titanio desarrollada con éxito por la antigua Unión Soviética a mediados de la década de 1960. La marca es BT20. Esta aleación se utiliza actualmente como una típica aleación de titanio casi alfa con dos características. La temperatura ambiente media, la resistencia y la resistencia a altas temperaturas de la aleación de titanio en fase son más altas que las de la aleación Ti-6AL-4V, con buena estabilidad térmica y rendimiento de soldadura, mayor resistencia específica, resistencia a la fluencia y corrosión. resistencia. Se puede utilizar hasta 3000 horas en un ambiente por debajo de 5500 grados. Debido a su buena procesabilidad, se utiliza ampliamente en placas, barras, piezas forjadas, piezas forjadas, tubos, perfiles y otros productos. Se usa ampliamente en piezas estructurales de alto rendimiento en el campo aeroespacial, por lo que la aleación TA15 tiene buenas propiedades a temperatura ambiente y también debe tener buenas propiedades a alta temperatura. En este artículo, se estudiaron las propiedades mecánicas de piezas en bruto de tubos extruidos de aleación de titanio de φ170 mm × 30 nn × LTA15 formados mediante diferentes técnicas de procesamiento y extrusión en caliente a diferentes temperaturas. Se realizan análisis e investigaciones de microestructura para analizar el impacto de diferentes procesos de extrusión en caliente y la estructura del tubo formado en sus propiedades mecánicas.
Proporcionar una base teórica para el proceso de producción de piezas en bruto de tubos de aleación de titanio TA15.
1.Materiales y métodos experimentales.
(1) Materiales experimentales La aleación TA15 utilizada en el experimento es esponja Ti de primer grado, alambre de IA puro industrial y chips de circonio, y una aleación maestra de aluminio-vanadio como materia prima. Se lleva a cabo en un horno de arco eléctrico consumible al vacío de tres tiempos. La especificación del lingote es φ700 mm×L. La Tabla 1 es la composición química de la aleación.
(2) método experimental
El tocho se forjó 6 veces en una prensa hidráulica de 3150 t y las especificaciones del producto terminado fueron φ220×650 mm. Fue extruido en una prensa hidráulica de 315t. Las temperaturas de extrusión fueron 950 grados y 1050 grados, y el tiempo de retención fue de 60 minutos. Las especificaciones del tubo en bruto terminado fueron: φ170mm×30mm×L. Use un horno de resistencia para procesamiento de retorno de CA a 750 grados/2 h, use una máquina de electroerosión por hilo para cortar muestras metalográficas y de tracción del tubo de aleación en bruto, y use HFHN03:H20 para corrosión 1:3:10 para análisis de microestructura, y use OLYMPUSPMG3 Se observa con un microscopio metalográfico y las muestras de tensión de temperatura se realizan de acuerdo con GB/T228.1-2010. Las muestras de tracción a alta temperatura se realizan de acuerdo con GB/T4338-2006. Las temperaturas de prueba de tracción fueron 25 grados, 100 grados, 200 grados, 300 grados, 400 grados y 500 grados respectivamente. La prueba de tracción se realizó en una máquina de tracción TC-12-031.
2.resultados y análisis
(1) Análisis de microestructura a diferentes temperaturas de extrusión en caliente.
La Figura 1 muestra la estructura aparente de una tubería de aleación TA15 de φ17 mm × 30 mm × L bajo diferentes temperaturas de extrusión en caliente. La temperatura de calentamiento de 950 grados se encuentra en la parte superior de la zona de dos fases y el tiempo de mantenimiento es de 60 minutos. El tejido obtenido tras la extrusión es isométrico. La estructura + de dos fases puede considerarse una estructura de dos estados, con un promedio de 14,5 μm hasta el momento. En la estructura de transformación los listones se distribuyen de forma entrelazada o agrupada. El espesor de las láminas es de aproximadamente 35 µm. La temperatura de calentamiento es de 1050 grados, que pertenece a la fase. En la zona de procesamiento el tiempo de espera es de 60 minutos. La estructura obtenida después de la extrusión es una estructura procesada, que es una estructura laminar. El tamaño de los granos iniciales es de aproximadamente 445 μm, el ancho de la fase en el límite del grano es de aproximadamente 1,5 μm y el espesor de las laminillas distribuidas en los granos es de 2,5 μm, y la fase local parece tener aproximadamente 60 μm de ancho. Las formas están agrupadas y dispuestas una al lado de la otra en la misma dirección.
(2) Análisis de rendimiento a alta temperatura a diferentes temperaturas de extrusión en caliente
Como se muestra en la figura, son las propiedades mecánicas de alta temperatura de la tubería de aleación TA15 de φ17 mm × 30 mm × L en diferentes condiciones de temperatura de extrusión en caliente. Como se puede ver en la Figura 2, las propiedades mecánicas a temperatura ambiente de la tubería de aleación TA15 se obtienen mediante extrusión a 950 grados, con una resistencia a la tracción de 980 MPa y un alargamiento del 12,5 %. Comparando la figura anterior, la estructura de dos estados se obtiene por extrusión a 950 grados. Sus propiedades mecánicas a temperatura ambiente y alta temperatura son inferiores a las de la estructura laminar obtenida por extrusión a 1050 grados. Como se puede ver en la Figura 2, a medida que aumenta la temperatura experimental, la resistencia a la tracción y el límite elástico de los dos estados del tejido muestran una tendencia a la baja obvia. La comparación muestra que la curva de tracción a alta temperatura del tubo extruido de aleación de titanio TA15 con estructura de estado dual es más pronunciada, mientras que la estructura laminar es relativamente suave. Muestra que la extrusión en la región de fase tiene propiedades mecánicas de alta temperatura más altas.
Visualización de conclusiones
La estructura del tubo de aleación de titanio TA15 obtenida a diferentes temperaturas de extrusión tiene un impacto significativo en sus propiedades mecánicas a alta temperatura. Las propiedades mecánicas a alta temperatura de la estructura laminar de la tubería de aleación TA15 extruida en la zona de fase beta son más altas que las de la estructura de dos fases y dos estados.
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