השפעת פרמטרי תהליך לחיצה איזוסטטית חמה על הארגון והמאפיינים של סגסוגת טיטניום TA15

סגסוגת טיטניום TA15 היא סוג של סגסוגת טיטניום כמעט אלפא שוות ערך לאלומיניום שפותחה באופן עצמאי על ידי סין, אשר ניתן להשתמש בה לשירות ארוך זמן ב-540 מעלות. ההרכב הנומינלי שלו הוא Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V. לסגסוגת עמידות מצוינת לזחילה, עמידות בפני קורוזיה וביצועי ריתוך, והיא נמצאת בשימוש נרחב בייצור חלקי מבנה לסוגים שונים של מטוסים, מנועים וטילים. טכנולוגיית כבישה איזוסטטית חמה של מתכות אבקה יכולה לממש את היצירה המשולבת של סגסוגת טיטניום, הגביש העדין שלה וללא מאפייני הפרדה יכולים לגרום לחלקים להשיג תכונות ארגוניות מעולות, להימנע מהתכה ויציקה, חישול בילט פתוח ותהליכים עתירי אנרגיה אחרים, באמצעות עיצוב כמעט נטו יכול לשפר משמעותית את שיעור הניצול של סגסוגת טיטניום.

מחקר לחיצה איזוסטטית חמה של סגסוגת טיטניום TA15 מתמקד בעיקר בשני היבטים, מצד אחד, כאמצעי לחיסול הפגמים המתכתיים הפנימיים של יציקת סגסוגת TA15, חקר מצבי לחיצה איזוסטטיים חמים שונים של תכונות סגסוגת ZTA15 וארגון החוק של שינוי; מצד שני, השימוש בשיטת אבקת מתכות להכנת סגסוגת TA15, סגסוגת טיטניום אבקת TA15 באמצעות תהליך לחיצה איזוסטטית חמה, חקר האבולוציה של הארגון ושינוי הביצועים. חקר התפתחות הארגון ושינויי הביצועים שלו. נכון לעכשיו, ישנם מעט דיווחים על מחקר שיטתי של השפעות פרמטרי לחיצה איזוסטטית חמה על הארגון והמאפיינים.

במחקר זה, שיטת המשתנה המבוקרת משמשת לביצוע בדיקות לחיצה איזוסטטית חמה בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה על אבקות סגסוגת טיטניום TA15 באותו טווח גודל חלקיקים, תוך בחירת טמפרטורות טעינת צימוד תרמי שונות, זמני החזקה וערכי לחץ, וכן אפיון המיקרו-מבנה של הסגסוגות וקביעת גודל הגרגר הממוצע, כדי לקבל את ההשפעות של צימוד טמפרטורה ולחץ על התפתחות המיקרו-מבנה והתכונות של אבקות סגסוגת טיטניום, ולקבל את התוצאות של התפתחות המיקרו-מבנה ותכונות האבקות תחת טמפרטורות שונות , לחצים וזמני החזקה. האבולוציה של מבנה המיקרו ועקומת הביצועים של סגסוגת הטיטניום האבקת בתנאי טמפרטורה, לחץ וזמן החזקה שונים מתקבלות כדי לספק התייחסות לפיתוח של חלקים יוצרים איזוסטטיים חמים של סגסוגת TA15 עבור יישומי תעופה וחלל.

נעשה שימוש באבקת סגסוגת טיטניום מאטום כדורית מקורית TA15, ההרכב הספציפי מוצג בטבלה 1, הכדוריות גדולה או שווה ל-99%, ונעשה שימוש בשרוול פלדת פחמן, שגודלו הוא ϕ60 מ"מ×100 מ"מ, האבקה ממולאת לתוך שרוול פלדת הפחמן באופן אחיד, וריתוך איטום מתבצע על השרוול הגלילי, טמפרטורת חימום ריתוך החותם היא 600 מעלות, והוואקום נמשך ל-{{6 }}אבא. השרוול המרותך באטם כפוף למבחן הלחיצה בכבשן כבישה איזוסטטי חם, והטמפרטורה, זמן ההחזקה, הלחץ ושלוש קבוצות של תנאי בדיקה, כגון טמפרטורה, לחץ וזמן החזקה נקבעים בהתאמה. לאחר איטום וריתוך, המעטפה נלחצה בכבשן העיתונות האיזוסטטית החמה, והבדיקה בוצעה לפי טמפרטורה, זמן החזקה, לחץ ושלושה סטים של פרמטרים: (1) הטמפרטורה נקבעה על 910 מעלות, 930 מעלות ו-950 תואר, הזמן היה 180 דקות, והלחץ היה 130MPa; (2) הלחץ נקבע על 110 מעלות, 130 מעלות ו-150MPa, והזמן היה 180 דקות; (3) הזמן נקבע ל-90 מעלות, 180 דקות ו-240 דקות, והטמפרטורה נקבעה ל-930 מעלות, והלחץ היה 130MPa. JSM-6630מיקרוסקופ אלקטרוני סורק LV שימש כדי לצפות ולאפיין את המיקרו-מבנה והמורפולוגיה של סגסוגת TA15, והסטטיסטיקה והניתוח של מרווחי הדק ותכולת הגרגרים השו-ציריים בוצעו באמצעות תוכנת IPP, והמאפיינים המכניים של דגימות נבדקו על ידי הבוחן המכני 5887-E2-GE עם עומס גדול מ-500N וקצב מתיחה של 0.45-4.5 מ"מ/דקה, ותוצאות הבדיקה נלקחו מחמישה דגימות עם עומס גדול מ-500N וקצב מתיחה של 0.45-4.5 מ"מ/דקה, ותוצאות הבדיקה נלקחו מחמש דגימות עם עומס גדול מ-500N. תוצאות הבדיקה נקבעו בממוצע על פני 5 דגימות.
סיכום

(1) חוזק המתיחה וחוזק התפוקה של סגסוגת TA15 מראים את השינוי של עלייה ולאחר מכן ירידה עם עליית לחץ התנור, זמן ההחזקה והטמפרטורה, בעוד שההתארכות וההתכווצות של החתך מראים את מגמת הירידה ולאחר מכן עלייה עם העלייה של לחץ וזמן, ויורדים עם עליית הטמפרטורה.

(2) כאשר תהליך הכבישה האיזוסטטית החמה הוא 930 מעלות × 130 MPa × 3h, סגסוגת TA15 היא ארגון סל נטו טיפוסי, עם תכולה נמוכה של מרווחי דק וגרגירי שווי צירים, והתכונות המכניות בטמפרטורת החדר של הבילט המתקבל מסגסוגת TA15 יכול להגיע לרמה של פרזול הומוגניים, עם ערך ממוצע של חוזק מתיחה של עד 952.3MPa, ערך ממוצע של התארכות של עד 17.1% וחוזק תפוקה של 866.3MPa, עם כיווץ חתך של 47.9%. הערך הממוצע של חוזק המתיחה הוא עד 952.3MPa, הערך הממוצע של התארכות הוא עד 17.1%, חוזק התפוקה הוא 866.3MPa והתכווצות החתך היא 47.9%.