Mejora de la microestructura y propiedades de la aleación de titanio TC4 mediante recocido
El titanio y sus aleaciones se utilizan ampliamente en las industrias aeroespacial, automotriz, química y marina debido a sus ventajas como baja densidad, alta resistencia específica y excelente resistencia a la corrosión.TC4La aleación de titanio contiene un 6% del -elemento estabilizador de fase Al y un 4% del -elemento estabilizador de fase V, que pertenece a la aleación de titanio típica + dual-fase-reforzada térmicamente del sistema Ti-Al-V. Tiene buenas propiedades mecánicas y procesabilidad, y puede transformarse en productos semiacabados, como barras, perfiles, láminas y piezas forjadas, que son cada vez más populares entre la gente.
En la actualidad, la investigación nacional se centra principalmente en las propiedades de alta-temperatura, las propiedades de fluencia y la estabilidad térmica de la aleación de titanio TC4, pero todavía hay relativamente poca investigación sobre la optimización de su rendimiento práctico mediante procesos de tratamiento térmico razonables. Este artículo estudia la influencia de los procesos de tratamiento térmico en la microestructura y las propiedades mecánicas del material al someter láminas de aleación de titanio TC4 a diferentes procesos de tratamiento térmico, lo que tiene una importancia teórica y práctica importante.
En primer lugar, se fundieron esponja de titanio, aluminio de alta-pureza (99,99 %) y aleación de aluminio-vanadio en un horno de arco no consumible de crisol de cobre-enfriado con agua al vacío-bajo agitación electromagnética y protección de argón. La composición de la aleación después de la fusión (por fracción de masa, %) fue: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, siendo el resto Ti. Para garantizar la uniformidad de la composición química de las muestras, se prepararon barras de aleación de titanio TC4 mediante refundición triple y laminación en láminas de titanio con un espesor de 3 mm, seguido de un recocido para aliviar tensiones a 650 grados durante 4 horas. Posteriormente, las láminas recocidas se procesaron en muestras de observación de microestructura y muestras de prueba de tracción, y se sometieron a los siguientes tres procesos de tratamiento térmico diferentes:
1. Tratamiento de recocido: 790 grados × 3 horas, enfriamiento en horno.
2. Enfriamiento de la solución: 980 grados × 1 hora, enfriamiento por agua.
3. Envejecimiento de la solución: 980 grados × 1 hora, enfriamiento por agua + 580 grados × 8 horas, enfriamiento del horno.
Todas las muestras después del tratamiento térmico se sometieron a análisis de microestructura y pruebas de propiedades de tracción.
Influencia del tratamiento térmico en la microestructura y propiedades de la aleación de titanio TC4
1. Tratamiento de recocido
Después del recocido, se produce la recristalización en ambas fases del material. Se produce la recristalización de la fase -, con pequeños granos poligonales precipitando en la matriz deformada; La fase -recristalizada precipita la fase -secundaria. La microestructura final presenta una fase -distribuida uniformemente en la matriz de la transformación de fase -, con una microestructura global uniforme. El recocido elimina las tensiones internas, mejora la plasticidad y la estabilidad microestructural, pero conduce a una disminución de la resistencia y la dureza.
2. Enfriamiento de la solución
Después del enfriamiento de la solución, la relación de aspecto de las -laminillas disminuye significativamente, las -laminillas rectas se tuercen y la interfaz de la -fase continua se destruye, formando una fase -laminar o de tejido{3}}de cesta. Debido al rápido enfriamiento de la región de alta-temperatura, la fase -no tiene tiempo suficiente para transformarse completamente en la fase -, lo que resulta en la formación de una fase -metaestable. A temperatura ambiente, la microestructura consiste principalmente en fase martensítica y metaestable -, que muestra una mayor resistencia y dureza, pero una disminución significativa en la ductilidad.
3. Envejecimiento de la solución
Después del envejecimiento de la solución, parte de la fase martensítica '' y metaestable -se descompone, transformándose en fase -dispersa estable y fase -. En comparación con el recocido, la resistencia y la dureza mejoran aún más después del envejecimiento, pero la ductilidad disminuye ligeramente. Mediante un análisis exhaustivo, el proceso de envejecimiento de la solución mejora las propiedades integrales de la aleación de titanio.
Conclusión
La investigación sobre láminas de aleación de titanio TC4 mediante diferentes procesos de tratamiento térmico muestra que:
● El tratamiento de recocido puede mejorar la plasticidad y la estabilidad microestructural, pero reduce la resistencia y la dureza.
● El enfriamiento con solución mejora significativamente la resistencia y la dureza, pero reduce considerablemente la ductilidad.
● El envejecimiento en solución, hasta cierto punto, equilibra los requisitos de resistencia, dureza y ductilidad, mejorando significativamente las propiedades integrales del material.
La selección razonable de procesos de tratamiento térmico es de gran importancia para optimizar las propiedades mecánicas de la aleación de titanio TC4, proporcionando soporte técnico para su aplicación en campos de alto-rendimiento como el aeroespacial.
