En aeroespacial, dispositius mèdics,{0}}fabricació d'equips de gamma alta i altres camps, l'aliatge de titani s'ha convertit en un material clau indispensable per la seva excel·lent resistència, resistència a la corrosió i propietats lleugeres. L'excel·lent rendiment dels aliatges de titani és inseparable de la regulació precisa del procés de tractament tèrmic i de les complexes transformacions estructurals que es produeixen durant el procés. Avui, aprofundirem en el coneixement bàsic del tractament tèrmic d'aliatge de titani i la transformació de teixits, i descobrirem el codi tècnic darrere d'aquest "metall espacial".
Llei de transformació mecànica en el tractament tèrmic d'aliatges de titani
L'essència del tractament tèrmic és guiar la transformació ordenada de l'estructura interna de l'aliatge de titani mitjançant la regulació de la temperatura i la velocitat de refrigeració. Des de l'escalfament fins al refredament i l'envelliment, l'estructura dels aliatges de titani pateix una sèrie de canvis complexos que determinen directament les propietats finals del material.
1. Procés de calefacció: el "Trío" de recuperació, recristal·lització i transició de fase
Quan s'escalfen, els aliatges de titani solen experimentar una transformació en forma de cristall (transició entre fase i fase) al mateix temps, i si es tracta d'un aliatge de titani-deformat en fred, també patirà processos de recuperació i recristal·lització, que conjuntament donen forma a la microestructura després de l'escalfament.
(1) Restauració i recristal·lització: reparar l'estructura deformada i optimitzar l'estructura del gra
Després del treball en fred, l'aliatge de titani té un gran nombre de defectes causats per la deformació (com ara la dislocació i la vacant), i després de l'escalfament a una determinada temperatura, primer es produirà la "recuperació": a 450 ~ 640 graus (la temperatura de recuperació és inferior a la temperatura de recristal·lització), part de l'estrès intern s'elimina a través del moviment lent del material vacant, però es manté la forma lent del gra de la vacant sense canvis.
A mesura que la temperatura continua augmentant, comença a produir-se la "recristal·lització": nous grans isoaxials sense -distorsió-apareixen gradualment a l'estructura deformada, i aquests nous grans substituiran gradualment els grans deformats, reduint finalment la duresa del material i restaurant-ne la plasticitat. Les característiques de recristal·lització dels diferents tipus d'aliatges de titani són òbviament diferents:
• Aliatge de titani: capacitat limitada de deformació en fred, difícil de refinar els grans mitjançant la deformació i la recristal·lització;
• Aliatge de titani: forta capacitat de deformació en fred, que pot aconseguir un cert grau de refinament del gra mitjançant la deformació i la recristal·lització;
• Aliatge de titani dúplex: amb l'ajuda de la deformació i la recristal·lització, no només pot refinar l'estructura, sinó també millorar encara més la plasticitat.
(2) transició de fase a fase: el "interruptor de temperatura" de forma cristal·lina
Quan la temperatura d'escalfament supera el → punt de transició de fase, els aliatges de titani inicien una transició cristal·lina de fase a fase. Prenent com a exemple el titani pur, la seva temperatura de transició de fase és d'uns 875 ± 5 graus. Val la pena assenyalar que la relació posicional de Burgers es manté inalterada al llarg de la transició de fase ↔, que proporciona una base important per a l'estructura ajustable dels aliatges de titani.
2. Procés de refrigeració: la velocitat determina el teixit, i el teixit determina el rendiment
La velocitat de refrigeració és un factor clau que afecta l'estructura final dels aliatges de titani, i amb diferents velocitats de refrigeració, els aliatges de titani formaran una morfologia de microestructura completament diferent, que al seu torn mostra propietats significativament diferents.
(1) Refredament lent: transició ordenada, formant una fase estable
Quan l'aliatge de titani es refreda lentament de la regió d'una-fàsica a la regió de dues-fases, la fase canvia gradualment a la fase i les dues segueixen estrictament la relació d'orientació de Burgers: (110) //(0001); [111] //[11₂0] . L'estructura formada per aquesta transició ordenada és altament estable, la qual cosa és adequada per a escenaris amb alts requisits d'estabilitat del material.
(2) Refredament ràpid: indueix una fase metaestable per obrir el camí per a l'enfortiment
El refredament ràpid (com l'extinció d'aigua) pot interrompre el procés de transició d'equilibri de l'estructura d'aliatge de titani, la qual cosa pot induir transicions de fase martensítica, formació de fase ω apagada, generació de fase sobresaturada i retenció residual de fase -alta temperatura. Els productes de transformació final (com ara ′, ", ω, fase superrefrigerada, fase metaestable, fase sobresaturada) depenen principalment del contingut d'elements estables de l'aliatge de titani, que són les "matèries primeres bàsiques" per a l'enfortiment posterior de l'envelliment.
3. Transformació de l'envelliment: fase metaestable "transformació" per aconseguir un salt de rendiment
La fase metastable produïda per un refredament ràpid no és estable i canviarà gradualment a una fase d'equilibri durant el procés d'envelliment, acompanyada de descomposició de fase metastable, descomposició de fase sobresaturada i altres reaccions. Aquest procés és la raó fonamental per la qual els aliatges de titani poden millorar la resistència i la duresa mitjançant el tractament tèrmic, i també és un enllaç clau en la transformació d'aliatges de titani de "forma bàsica" a "forma-d'alt rendiment".
4. Co-anàlisi i transformació: l'"assassí de plàstic" que cal tenir en compte
La transició eutèctica dels aliatges de titani es troba habitualment en aliatges compostos d'elements estables de titani i aliatges eutèctics ràpids, la qual cosa normalment condueix a una disminució de la plasticitat del material, cosa que no és bona per al processament i el rendiment del material. Tanmateix, mitjançant el tractament isotèrmic del teixit després de la transformació eutèctica, es pot transformar en un teixit no-lamel·lar de la mida de Bain, la qual cosa alleuja fins a cert punt el problema de la disminució de la plasticitat.
5. Transició de fase induïda per l'estrès-: desbloqueja el "Canvi de fase-plasticitat induïda"
La fase metaestable es transformarà en martensítica (per exemple, martensític hexagonal ′, martensític ortorròmbic ") sota tensió o tensió, un procés conegut com a transició de fase induïda per tensió-. Aquesta transició pot produir una "transició de fase-efecte plàstic induït", que millora significativament l'allargament i la taxa d'enduriment per deformació d'aliatges complexos de titani i garanteix l'aplicació d'aliatges de titani en escenaris de rendiment complexos. tensions (com ara peces estructurals aeroespacials).
