Tratamiento térmico de aleación de aluminio de titanio fundido de níquel
2023-07-03
Muchas piezas de aviación de aleación de titanio y aluminio y piezas de motor automotrices se moldean utilizando tecnología de fundición de precisión. El tratamiento térmico es una de las tecnologías clave para mejorar la microestructura de la aleación de aluminio de titanio fundido.
La microestructura original de AS-CAST de la aleación de aluminio de titanio fundido es generalmente la estructura de la capa γ-tial/α2-Ti3al. Las láminas son gruesas y la distribución del tamaño y la orientación de la lámina no es uniforme. El tratamiento térmico de alta temperatura en la zona de una sola fase alfa puede lograr la homogeneización de su estructura. Sin embargo, debido a la grosería de la estructura original y la dificultad para controlar el crecimiento de los granos de fase α a altas temperaturas, los laminados de aluminio totalmente titanios (FL) totalmente laminados generalmente todavía tienen grupos laminares gruesos. Para mejorar la plasticidad de tracción a la temperatura ambiente de la aleación de aluminio de titanio fundido, se obtuvo con éxito una microestructura delgada de espesor total de aleación de titanio fundido a través de un proceso de tratamiento de calor múltiple [5,6]. El proceso incluye la homogeneización de 1 zona de fase monótica alfa, ciclo térmico de 2900 a 1150 ° C, tratamiento isotérmico a 31150 ° C y 4 recalentamientos a poco tiempo de tratamiento isotérmico ligeramente por encima de la temperatura de τα. Sin embargo, este proceso de tratamiento térmico es más complicado y el ciclo de procesamiento es más largo, lo que no es propicio para las aplicaciones de ingeniería.
En este documento, se estudió el proceso de tratamiento térmico de las aleaciones de níquel microalloyed TI-46.5Al-2.5V-1.0CR (porcentaje atómico, las mismas a continuación), y la micro aleación de níquel simplificó la homogeneización y el refinamiento del elenco aleación de titanio-aluminio. Se analizaron y discutieron el mecanismo del proceso de tratamiento térmico y el mecanismo de la formación de láminas de aleación de aluminio de titanio de espesor completo.
1 El material de prueba es que contiene níquel (0.2-0.5.5)% (porcentaje atómico, el mismo a continuación) aleación de la aleación de timbres TI-46.5Al-2.5V-1.0CR (%), se fundió con un horno de inducción de vacío de crisol frío, remeledado 3 Después de verter en un molde de cobre, se obtuvo un lingote de φ40 mm. La muestra tratada con calor de 30 ° se cortó de la lingote mediante un método de corte de alambre.
La prueba de tratamiento térmico se realizó bajo un vacío de 0.133 Pa. El sistema de tratamiento térmico de Equiaxed cerca de Gamma-NG y Fine Totalmente Lamellar-FFL se obtuvo con referencia a una aleación de fundición TI-46.5al-2.5V-1.0CR [5, 6]. El tiempo se toma como 1150 ° C. × (48-168) H y 1370 ° C. × (5-10 min), respectivamente.
Las observaciones de tejido se realizaron bajo óptica ordinaria y microscopios de luz con luz polarizada. La muestra metalúrgica se grabó con (porcentaje de volumen) 1% HF + 10% HNO3 + 89% de solución H2O.
2 Observe que el (99.8 ~ 99.5)% (TI-46.5Al-2.5V-1.0CR)+(0.2 ~ 0.5)% NI La aleación es una estructura de grano completo con cierta orientación preferida. Alrededor de 500 a 1500 μm. Después de los 1150 ° C × 72 h de la aleación, se produjo el fenómeno de engrosamiento segmentario continuo obvio. Después de 144 horas de tratamiento isotérmico, la microestructura de castas gruesas e homogéneas originales se transformó en una estructura de NG isométrica pequeña, casi uniforme. Su tamaño de grano promedio es de aproximadamente 30 μm.
(99.8 ~ 99.5) (TI-46.5Al-2.5V-1.0CR)-(0.2 ~ 0.5) Ni (%) Microestructura de aleación AS-CAST AS-CAST
Casting (99.8 ~ 99.5) (TI-46.5Al-2.5V-1.0CR)-(0.2 ~ 0.5) Las aleaciones de Ni (%) se trataron isotérmicamente a 1150 ° C durante 72 h isotérmicos, y las capas se seccionaron continuamente para 144H isotérmicos. Organización isométrica integral.
Los estudios han encontrado que el níquel tiene el papel de expandir la región γ monofásica de aleación de titanio, agregando (fracción atómica) que más del 0.5% del níquel puede convertir la aleación de Ti-48al en una estructura γ monofásica. Observado rotando la etapa 360 ° bajo un microscopio de luz polarizado de 100x, una pequeña cantidad de granos α2 equiaxed en la estructura NG obtenida en este estudio parecía obvio 4 fenómenos de extinción brillante. Las observaciones cualitativas de la microestructura NG sin aleación de níquel-titanio-aluminio obtenida de la literatura muestran que la cantidad de fase α2 en la aleación que contiene níquel Ng es significativamente menor. Por lo tanto, cualitativamente hablando, la adición de 0.2% a 0.5% de níquel puede aumentar la fuerza impulsora para la transformación de fase α2 (o α) → γ de la aleación de aluminio de titanio a 1150 ° C, lo que aumenta la mejora de la fluctuación de energía en la laminar estructura. Promueve la aparición de discontinuidad causada por la perturbación de la capa en la estructura de la capa. Estas cantidades relativamente grandes de tiempo producen un mayor número de puntos finales en el corte que promueven efectivamente el rugos continuo segmentado de las láminas, lo que permite que las aleaciones de aluminio de titanio que contienen níquel se homogeneizan en un proceso de tratamiento térmico relativamente simple. Refinamiento.
El experimento encontró que la lámina de espesor total de la capa delgada de la aleación de titanio tiene las mejores propiedades mecánicas integrales. Por lo tanto, la estructura de Ng obtenida se recalentó a 1370 ° C durante 5 a 10 minutos y luego se enfrió para obtener una estructura de hoja de capa completa Equiaxed fina (). El tamaño promedio de las laminaciones fue de aproximadamente 50 μm, ligeramente más pequeño que el del fundido TI-46.5. AL-2.5V-1.0CR ALEA obtenida en el mismo proceso Hoja de capa de tejido FFL. Según el hecho de que el grupo de capa es equiaxado y ligeramente mayor que el tamaño de grano γ de la estructura de la matriz Ng, el mecanismo de formación de la estructura FLI de la aleación de aluminio de titanio fundido que contiene níquel es diferente del de la aleación de titanio-aluminio Estructura FFL sin níquel. Se forman granos de alta temperatura en la matriz de fase γ y crecen ligeramente. Luego se enfrían durante el proceso de enfriamiento en la fase α + γ, y la fase γ precipita en el grano α. Se forma una estructura lamellar gamma/alfa y luego se convierte en una estructura laminar gamma/alfa2 durante el enfriamiento a la temperatura ambiente.
Cast (99.8 ~ 99.5) (TI-46.5Al-2.5V-1.0CR)-(0.2 ~ 0.5) Ni (%) Morfología de microestructura de hoja de capa completa de aleación fina.
En conclusión
(1) El lanzamiento de la aleación TI-46.5Al-2.5V-1.0CR que contiene 0.2% a 0.5% (fracción atómica) de níquel puede tratarse mediante un tratamiento isotérmico de 1150 ° C × 144h más simple para hacer que el talón no uniforme es casta Estructura laminar. Se convierte en una organización fina, uniforme y equiaxa cerca de Gamma.
(2) La estructura gamma obtenida se recalentó a 1370 ° C durante 5 a 10 minutos y luego se enfrió para obtener estructuras de lámina de capa completa equiaxas finas.
