Какав је ефекат процеса ваљања на лимове од легуре титанијума Гр5?

 

Као типична + дуплекс легура титанијума,Гр5 легура титанијума (Ти-6Ал-4В)користи од облагања и ваљања технологије. Ова технологија користи слој металне облоге да побољша униформност силе котрљања, ефикасно решавајући проблем пуцања ивица током велике редукционе обраде легуре титанијума. Пружа изводљив пут за високо-припрему листова различитих дебљина. Ултра танак лим од 0,5 мм-често се користи у прецизним компонентама и медицинским имплантатима, док се лим средње-од 3,0 мм углавном користи у деловима који носе структурно оптерећење-. У оквиру процеса облагања и ваљања, ова студија истражује закон еволуције микроструктуре и разлике механичких својстава лимова од легуре титанијума од 0,5 мм и 3,0 мм Гр5, откривајући суштинску корелацију између параметара дебљине и перформанси процеса.

 

 

1. Сировине и припрема узорака

За експеримент су одабрани инготи од легуре титанијума индустријског{0}}класа Гр5. Њихов главни хемијски састав (масени удео) је: Ал 5,8%, В 4,2%, Фе 0,15%, О 0,12%, а биланс је Ти, што испуњава захтеве стандарда АСТМ Б348. После хомогенизационог жарења на 1050 степени (регион) у трајању од 4 сата, ингот је искован у 15 мм-дебљину топло-ваљану заливу. Као материјал за облагање коришћена је челична плоча К235 (дебљине 2 мм). Аргон-лучно заваривање је коришћено за склапање и заваривање бланка од легуре титанијума и челичне плоче за облагање у затворени ламинирани пакет за ваљање, обезбеђујући да легура титанијума не дође у директан контакт са ваздухом током процеса ваљања како би се избегла контаминација оксидацијом.

Диференцирани процеси ваљања за две циљне дебљине:

 

• Лист од 3,0 мм: Обложени пакет за ваљање је загреван и изолован на 930 степени (секција средње температуре + дуплекс регион) током 2 х, топло-ваљан до 3,5 мм у једном загревању, затим подвргнут рекристализационом жарењу на 800 степени у трајању од 1 сата да би се уклонио напон ваљања{ и финиширала дебела структура{} и префинисала дебела структура 8. 3,0 мм кроз 2 пролаза са стопом смањења хладног ваљања од око 14%.
• Лист од 0,5 мм: Коришћењем лима од 3,0 мм као средњег бланка, након површинског пескарења, усвојен је процес хладног ваљања на собној температури да би се постигла циљна дебљина кроз 20 пролаза прогресивног ваљања са укупном стопом смањења од 83%. Ниско{5}}жарење за ублажавање напрезања на 650 степени у трајању од 30 минута је вршено сваких 5 пролаза да би се спречиле пукотине током ваљања.

 

Обе дебљине лимова су коначно подвргнуте вакуумском жарењу на 650 степени у трајању од 1 х да би се елиминисао коначни напон хладног рада и осигурала стабилност структуре.

 

2.Тест Метходс

Опрема за тестирање :ОМ&ТЕМ

 

Карактеризација микроструктуре је извршена коришћењем оптичког микроскопа ОЛИМПУС ГКС71 (ОМ) и трансмисионог електронског микроскопа ФЕИ Тецнаи Г2 Ф20 (ТЕМ). Након брушења и полирања, узорци су урезани Кроловим реагенсом (ХФ:ХНО₃:Х2О=1:3:10) током 5-8 секунди да би се приказала металографска структура. ТЕМ узорци су припремљени електролитичким полирањем двоструким спрејом са радном течношћу метанол:азотна киселина=3:1 на -20 степени.

Испитивања механичких својстава обављена су у складу са стандардима АСТМ Е8/Е8М на Инстрон 5969 универзалној машини за испитивање затезања на собној температури при брзини затезања од 2 мм/мин. За сваку дебљину узета су три паралелна узорка, а као коначни резултат коришћена је просечна вредност. Микротврдоћа је тестирана помоћу ЗВИЦК/Роелл ЗХВ30 Вицкерс тестера тврдоће са оптерећењем од 100г и временом држања од 15с. За сваки узорак је тестирано десет тачака, а просечна вредност је узета након уклањања максималне и минималне вредности.

 

 

1. Макроструктура и величина зрна

Обе дебљине лимова од легуре титанијума имају + дуплекс структуру, али постоје значајне разлике у величини зрна, дистрибуцији фаза и механизму формирања због дебљине (разлике у технологији обраде).

 

микрографске слике о 0,5 мм и 3,0 мм титанијумском листу

 

Параметар	3,0 мм средњи{1}}лист	0,5 мм ултра-танак лист
Величина зрна	8–12 μм (грубо равноосно)	2–5 μм (Ултра-фино)
Пхасе Дистрибутион	Дисконтинуирано (траке/острва)	Континуирано (мрежа + распршени преципитати)
Цоре Мецханисм	Средњотемпературно{0}}вруће ваљање + умерено хладно ваљање	Хладно ваљање велике редукције + ниско-жарење

 

2.Поређење механичких својстава

Дебљина лима (мм)	Затезна чврстоћа Рм (МПа)	Граница течења Рп0,2 (МПа)	Издужење после прелома А (%)	Микротврдоћа ХВ
3.0	898	840	17.7	260
0.5	1035	980	16.5	320
Стопа побољшања учинка (%)	15.2	16.7	-1.2	23.1

 

 

Процес обложеног ваљања може ефикасно припремити лимове од легуре титанијума Гр5-високих перформанси. Постоје значајне разлике у микроструктури и механичким својствима лимова различитих дебљина: лим средње-од 3,0 мм представља равноосну +тракасту структуру са величином зрна од 8-12μм, затезном чврстоћом на собној температури од 898МПа и издужењем након лома 17.7%; ултра-танак лим од 0,5 мм формира ултра-фину +мрежну структуру са величином зрна од 2-5 μм, затезна чврстоћа је повећана на 1035 МПа, а издужење након лома се одржава на 16,5%, постижући добру комбинацију високе чврстоће и високе пластичности.

 

Деформација ваљања са{0}}доминацијом дебљине и параметри процеса су срж контроле микроструктуре: комбиновани процес хладног ваљања велике редукције и сегментног жарења је кључ за постизање ултра-префињености зрна лима од 0,5 мм, док средње{3}}вруће ваљање средње температуре и карактеристике ниске редукције хладно ваљање структуре одређују 3.0мм схеет; слој облоге игра улогу у побољшању униформности деформације и инхибицији стварања дефеката у припреми обе дебљине лимова.

 

Лист средње дебљине 3,0 мм{1}}, са добром пластичношћу и умереном чврстоћом, погодан је за{2}}компоненте које носе оптерећење као што су делови ваздухопловних конструкција и цевоводи поморског инжењерства; ултра танак лим од 0,5 мм, са својом одличном специфичном снагом и прецизношћу димензија, може се користити у врхунским-областима као што су медицински имплантати (нпр. вештачке чауре за зглобове) и лаке компоненте лопатица аеро-мотора.