تأثير المعالجة الحرارية الميكانيكية على التغيرات في البنية المجهرية لسبائك التيتانيوم Ti600

مع التطور السريع لصناعة الطيران، من أجل تلبية متطلبات تصميم الطائرات الجديدة، تتنافس البلدان في جميع أنحاء العالم على تطوير سبائك التيتانيوم للاستخدام على المدى الطويل فوق 600 درجة. في الوقت الحاضر، يركز تطوير سبائك التيتانيوم ذات درجة الحرارة العالية بشكل أساسي على نظام Ti-A1-Zr-Sn-Mo-Si، وقد طورت الدول العديد من سبائك التيتانيوم ذات درجة الحرارة العالية ذات الأداء الممتاز للاستخدام عند 600 درجة، وقد ثبت أن هذه السلسلة من السبائك هي أكثر أنظمة سبائك التيتانيوم ذات درجة الحرارة العالية نجاحًا. وسبائك Ti600 هي نوع من سبائك التيتانيوم ذات درجة الحرارة العالية القريبة من ألفا تم تطويره بواسطة معهد أبحاث الشمال الغربي للمعادن غير الحديدية، وهو مصمم بشكل أساسي لمتطلبات تطبيقات محركات الطيران. سبيكة Ti600 عبارة عن سبيكة تيتانيوم ذات درجة حرارة عالية من النوع القريب من ألفا تم تطويرها من قبل معهد أبحاث المعادن غير الحديدية في الشمال الغربي، والتي تم تصميمها بشكل أساسي لتطبيقات محركات الطيران. يعتمد تركيبها على سلسلة السبائك المذكورة أعلاه مع إضافة العنصر الأرضي النادر Y، والذي يتماشى مع معيار التصميم لسبائك التيتانيوم ذات درجة الحرارة العالية، وبالتالي من المتوقع أن تصبح مادة فضائية. لتصنيع مكونات خاصة على شكل أقراص وشفرات الضاغط، يعتبر من الضروري تحسين ظروف المعالجة الميكانيكية الحرارية للتحكم في خصائص البنية الميكانيكية الدقيقة. لذلك، يعد توضيح العلاقة بين البنية المجهرية ومعلمات المعالجة الميكانيكية الحرارية أمرًا ضروريًا لإنتاج سبائك التيتانيوم Ti600.

كانت المادة المستخدمة في الاختبار هي سبيكة تيتانيوم Ti600 بتركيبة اسمية تبلغ (بالوزن%) Ti-6Al-2.8Sn-4Zr -0.5Mo-0.4Si-0.1Y، وكانت درجة الحرارة الانتقالية حوالي 1010 درجة. كانت المادة المستخدمة في الاختبار عبارة عن سبيكة تيتانيوم Ti600 بتركيبة اسمية تبلغ (بالوزن%) Ti-6Al-2.8Sn-4Zr-0.5Mo{{20 }}.4سي-0.1Y. تعرضت قضبان سبائك Ti600 في الحالة التي تم تسليمها إلى تزوير منطقة الطور، وتتكون البنية المجهرية الأولية من صفائح 30-40 ميكرومتر طويلة × 2 ميكرومتر، ومرحلة ضخمة تمثل حوالي 10٪ من التحول الدقيق مصفوفة. تم إجراء اختبارات الضغط متساوي الحرارة على جهاز محاكاة حراري Gleeble -1500 يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر مع نطاق درجة حرارة تشوه من 800 إلى 1100 درجة، ومعدلات إجهاد تبلغ 0.001، 0.01، 0.1، 1، و10 ثانية-1، و عينة شديدة الضغط بنسبة 70%. مباشرة بعد الضغط الحراري، تم إخماد العينات بالماء لحماية الهيكل المشوه بالحرارة. وأظهرت نتائج الاختبار أن:
درجة حرارة التشوه لها تأثير كبير على البنية المجهرية. المعالجة عند درجات حرارة أقل من درجة الحرارة الانتقالية (800 إلى 950 درجة)، تم العثور على كروية ديناميكية بشكل واضح في العينات المشوهة مع زيادة درجة الحرارة. عند المعالجة عند درجات حرارة أعلى من درجة الحرارة الانتقالية (1000 إلى 1100 درجة)، حدثت استطالة للحبيبات في المستوى المتعامد مع اتجاه الحدادة. تم العثور على بعض رقائق المارتنسيت الحلقية المتقطعة داخل الحبوب المحولة.
يؤثر معدل الانفعال بشكل كامل على تشوه سبيكة Ti600. مع زيادة معدل الإجهاد (0.1-10 s-1)، ملتوية الرقائق المطولة أكثر، وظهر كسر التنظيم الصفائحي بوضوح تحت ظروف المعالجة +.
إن آلية تليين سبائك Ti600 المضغوطة على الساخن عند 1000 إلى 1100 درجة هي في الأساس عملية استعادة ديناميكية، كما أن تكوين البلورات الفرعية وجدران الخلع هي سمات بنية مجهرية نموذجية يتم ملاحظتها في الطور الفردي.
المعالجة في منطقة الطور + (800 إلى 950 درجة) تقلل من الإجهاد الريولوجي مع زيادة درجة الحرارة وانخفاض معدل الإجهاد. آلية التليين هي في الأساس عملية كروية ديناميكية للصفائح داخل الحبوب.