Ti-1023 टाइटेनियम रॉड गुण और संरचना

Ti-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु एक उच्च विश्वसनीयता, कम लागत, उच्च शक्ति, उच्च क्रूरता, बीटा टाइटेनियम मिश्र धातु के करीब है। इसकी नाममात्र संरचना Ti-10V-2Fe-3Al है। इसमें उच्च विशिष्ट शक्ति, अच्छी फ्रैक्चर क्रूरता, बड़े शमन अनुभाग, छोटे आइसोट्रोपिक विसंगति, कम फोर्जिंग तापमान और मजबूत तनाव संक्षारण प्रतिरोध के फायदे हैं। यह उच्च विश्वसनीयता और कम विनिर्माण लागत की डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, इसलिए इसका एयरोस्पेस क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

यह आलेख सिल्लियों की संरचना और छड़ों के मैक्रोस्कोपिक, माइक्रोस्ट्रक्चर और यांत्रिक गुणों की जांच करके Ti -1023 मिश्र धातु की छड़ों की उचित उत्पादन प्रक्रिया का सारांश प्रस्तुत करता है, और अपेक्षित परिणाम प्राप्त करता है।

1. प्रयोग

प्रयोग में, एक ग्रेड छोटे कण स्पंज टाइटेनियम और मल्टी-एलिमेंट मास्टर मिश्र धातु को 2 टन के लिए एक साथ खिलाया गया, और 65 {{8 तैयार करने के लिए वैक्यूम उपभोज्य इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी में तीन बार पिघलाया गया। }} मिमी Ti1023 टाइटेनियम मिश्र धातु पिंड। मुख्य घटक (द्रव्यमान अंश,%) V 9.0%~11.0% है। , Fe 1.6%~2.2% है, Al 2.6%~3.4% है, और शेष Ti है, जो GJB1538 की आवश्यकताओं को पूरा करता है। स्टील पिंड को रिसर्स, बॉटम्स और सॉ ब्लेड्स में काटने के बाद, अक्षीय परिधीय सिर, मध्य और पूंछ (चित्र 1) और क्रॉस सेक्शन की 9 बजे की स्थिति (चित्रा 2) से नमूने लिए जाते हैं, और घटकों का परीक्षण मुख्य रूप से परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग करके किया जाता है। मिश्र धातु तत्वों (अल, वी, फ़े) और अन्य अशुद्धता तत्वों की सामग्री।

चित्र 1 पिंड की अनुदैर्ध्य सतह पर नमूना बिंदुओं का योजनाबद्ध आरेख

चित्र 2 पिंड क्रॉस सेक्शन की 9 बजे की स्थिति पर नमूने का योजनाबद्ध आरेख

Ti-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु सिल्लियों से उचित नमूने काटें, और चरण/चरण के परिवर्तन तापमान को 805~810 डिग्री निर्धारित करने के लिए मेटलोग्राफिक विधियों का उपयोग करें। पूरे पिंड को "उच्च-निम्न-उच्च-निम्न" प्रक्रिया मार्ग का उपयोग करके संसाधित और जाली बनाया जाता है। एकल-चरण क्षेत्र (-चरण क्षेत्र) में स्टील बिलेट को खोलने के लिए 45/50MN फास्ट फोर्जिंग मशीन का उपयोग किया जाता है, और अंत में इसे 160 मिमी तैयार बार में फोर्ज किया जाता है।

जीजेबी1538 मानक के अनुसार, 20 मिमी मोटे नमूनों और 80 मिमी लंबे नमूनों को 160 मिमी बार से अनुदैर्ध्य रूप से काटा गया था, और टीआई -1023 टाइटेनियम मिश्र धातु बार की संरचना और यांत्रिक गुणों को निर्धारित करने के लिए विभिन्न प्रदर्शन परीक्षण किए गए थे। 20 मिमी मोटे नमूने के चपटा होने के बाद, आर स्थिति, बिंदु (785 डिग्री × 1.5 एच डब्ल्यूसी 530 डिग्री × 8 एच एसी) और ठोस समाधान उम्र बढ़ने (775 डिग्री × 1.5 एच डब्ल्यूसी 540 डिग्री × 8 एच एसी) की जांच करें। ऊतक को बड़ा करें, ऊतक आकृति विज्ञान का निरीक्षण करने और मेटलोग्राफिक तस्वीरें लेने के लिए ICX41M मेटलोग्राफिक माइक्रोस्कोप का उपयोग करें। 80 मिमी लंबी सैंपल रॉड को मफल फर्नेस में 775 डिग्री × 1.5 एच डब्ल्यूसी और 540 डिग्री × 8 एच एसी पर गर्म करने के बाद, अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य को काटने के लिए एच -5550 के अर्ध-स्वचालित बैंड आरी का उपयोग किया गया था डी./4 नमूना ब्लॉक पर नमूना रिक्त स्थान। , मानक आवश्यकताओं के अनुसार यांत्रिक संपत्ति परीक्षण नमूनों में संसाधित किया गया, और कमरे के तापमान तन्यता यांत्रिक संपत्ति परीक्षणों के अधीन किया गया। तन्यता परीक्षणों को CMT5205 तन्यता परीक्षण मशीन पर मापा गया। साथ ही, तैयार छड़ें संपर्क अल्ट्रासोनिक गैर-विनाशकारी परीक्षण से भी गुजरती हैं।

2 परिणाम और विश्लेषण

2.1. स्टील सिल्लियों की रासायनिक संरचना का विश्लेषण

उत्पाद नमूना आवश्यकताओं के अनुसार, विभिन्न भागों में मुख्य मिश्र धातु तत्वों की सामग्री का पता लगाने के लिए स्टील पिंड सतह के अनुदैर्ध्य सिर, मध्य, पूंछ और क्रॉस सेक्शन पर 9 बिंदुओं पर नमूने लिए गए थे। परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि टैबलेट की रासायनिक संरचना प्रासंगिक तकनीकी मानकों की आवश्यकताओं को पूरा करती है। विशेष रूप से, अनुदैर्ध्य सतह के सिर और पूंछ की स्थिति में अशुद्धता तत्वों (सी, एन, ओ, एच) की सामग्री का पता लगाने के परिणाम सभी मानक सीमा आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, जो दर्शाता है कि पिंड की शुद्धता बहुत अधिक है।

चित्र 3 पिंड के विभिन्न भागों में मुख्य मिश्र धातु तत्वों की रासायनिक संरचना का एक सांख्यिकीय चार्ट है। नमूना बिंदु स्थान पिंड के बाहरी गोल सिर, मध्य और पूंछ (बिंदु 1 से 3) की अनुदैर्ध्य सतहें हैं, और सिर, मध्य और पूंछ के तीन क्रॉस सेक्शन (बिंदु 4 से 3 0) . जैसा कि चित्र 3 से देखा जा सकता है, बाहरी गोलाकार सतह पर ऊपरी, मध्य और निचले बिंदुओं पर मापे गए मुख्य तत्वों Al, V और Fe की रासायनिक संरचना में थोड़ा उतार-चढ़ाव होता है। अल तत्व सामग्री 3.16%~3.24% है; V तत्व सामग्री 9.86% है। ~1{{20}}.06%; Fe तत्व सामग्री 1.77%~1.89% है; अल और वी तत्व विचलन 0.2% से अधिक नहीं है, जिसके बीच आसानी से अलग किए गए तत्व Fe का विचलन 0.12% से अधिक नहीं है, यह दर्शाता है कि उत्पादित पिंड की अक्षीय रासायनिक संरचना एक समान है; पिंड सिर, मध्य और निचले खंडों पर नौ-बिंदु रासायनिक संरचना परीक्षण सभी मानक आवश्यकताओं को पूरा करता है। मुख्य तत्व अल और वी का अधिकतम विचलन 0.13% ~ 0.27% से अधिक नहीं है, और आसानी से अलग होने वाले Fe तत्व का विचलन 0.34% से अधिक नहीं है। कुल मिलाकर, पिंड में अच्छी एकरूपता है और सभी मौलिक घटक तकनीकी मानकों को पूरा करते हैं।

चित्र 3 टाइटेनियम मिश्र धातु पिंड की विभिन्न स्थितियों पर मिश्र धातु तत्व संरचना आरेख

स्टील सिल्लियों की वैक्यूम उपभोज्य चाप पिघलने की प्रक्रिया के दौरान, Fe होता है, एक तत्व जो पृथक्करण के लिए प्रवण होता है, और स्टील सिल्लियों के पिघलने के दौरान असमान संरचना या पृथक्करण हो सकता है। टाइटेनियम मिश्र धातु चरण आरेख और मिश्र धातु जमने के सिद्धांत के अनुसार, सामान्य जमने की स्थिति के तहत, पृथक्करण गुणांक k वाले मिश्र धातु तत्व 1 से अधिक या उसके बराबर होते हैं, तब तक पृथक्करण का खतरा नहीं होता है, जब तक कि गलाने के दौरान मिश्र धातु तत्व और मातृ मिश्र धातु पूरी तरह से समरूप न हो जाएं। प्रक्रिया; पृथक्करण गुणांक k <1 तत्वों के साथ मिश्र धातु, भले ही मिश्र धातु पिघली हुई अवस्था में सजातीय हो, फिर भी जमने के दौरान एक ही तापमान पर ठोस चरण संरचना और तरल चरण संरचना के बीच एक निश्चित अंतर होता है। तरल चरण में तत्व की मात्रा हमेशा ठोस चरण की तुलना में अधिक होती है, जिससे पिंड आसानी से मध्य और सिर में अलग हो जाता है। जैसा कि चित्र 3 से देखा जा सकता है, Fe तत्व की सामग्री अनुभाग के शीर्ष के केंद्र बिंदु पर थोड़ी अधिक है, उसके बाद मध्य और अंत में पूंछ पर, जो उपरोक्त विश्लेषण के अनुरूप है।

कुल मिलाकर, Ti-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु 2t ग्रेड पिंड के मुख्य मिश्र धातु तत्वों की रासायनिक संरचना समान रूप से वितरित और अच्छी शुद्धता की है, जो सभी पिंड की तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। यह गलाने की प्रक्रिया में कच्चे माल के चयन और पिंड ढलाई के महत्व को भी दर्शाता है। प्रक्रिया नियंत्रण और अन्य पहलू उचित और व्यवहार्य हैं।

2.2. बार संरचना और आकृति विज्ञान विश्लेषण

सतह के क्षरण के लिए 160 मिमी रॉड के सिर और पूंछ की स्थिति से नमूना काटने के बाद Ti{0}} टाइटेनियम मिश्र धातु की जाली अवस्था (R अवस्था) की तस्वीरें।

जैसा कि चित्र 4 से देखा जा सकता है, बार की कम-आवर्धन संरचना एक समान फजी क्रिस्टल है, और पृथक्करण और समावेशन जैसे कोई धातु संबंधी दोष नहीं हैं, जो दर्शाता है कि फोर्जिंग ब्लैंक ने पर्याप्त विरूपण हासिल कर लिया है। 4,3 टन तेज फोर्जिंग मशीन के बड़े टन भार का उपयोग करते हुए, "उच्च-निम्न-उच्च-निम्न" प्रक्रिया मार्ग का उपयोग मल्टीपल फायर फोर्जिंग के लिए किया जाता है ताकि कास्ट अनाज को पूरी तरह से तोड़ा जा सके, रिवर्स फोर्जिंग की जा सके। बिलेट, और बिलेट की फोर्जिंग पैठ में सुधार। विशेषताएं, रॉड की संरचना को और अधिक समान बनाती हैं। फोर्जिंग प्रक्रिया बहुत धीमी अनाज वृद्धि की प्रसंस्करण विशेषताओं का लाभ उठाती है जब निकट-बीटा मिश्र धातु का बीटा मैट्रिक्स पुनर्संरचना जल्दी से पूरा हो जाता है, जिससे धातु के अनाज बार-बार टूटते हैं, उप-अनाज विलय और बढ़ते हैं, और अनाज की सीमाएं होती हैं स्थानांतरित करना, ताकि अंतिम बार संरचना एक समान हो जाए। , जो रॉड की एक समान संरचना और अच्छे प्रदर्शन के लिए एक अच्छी नींव रखता है।

चित्र 4 विभिन्न स्थितियों में φ160mmTi-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु रॉड की आर-स्टेट तस्वीरें: (ए) सिर; (बी) पूंछ

बार परीक्षण टुकड़े पर स्पिंडल हेड की स्थिति के अनुरूप विभिन्न क्षेत्रों (किनारे, डी/4, केंद्र) से अनुप्रस्थ नमूने काटें, और समाधान उम्र बढ़ने के ताप उपचार के बाद आर स्थिति और माइक्रोस्ट्रक्चर का निरीक्षण करें। , चित्र 5 और चित्र 6 देखें। जैसा कि चित्र 5 से देखा जा सकता है, रॉड की आर-स्टेट माइक्रोस्ट्रक्चर में एक मैट्रिक्स और मैट्रिक्स पर वितरित एक समान, ठीक, समान प्राथमिक चरण होते हैं। प्राथमिक चरण का औसत आकार लगभग 3.5 μm है, और प्राथमिक चरण का आयतन अंश 35% से अधिक है। यह चित्र 6 से देखा जा सकता है कि ठोस समाधान उम्र बढ़ने के उपचार के बाद, समान अनाज अधिक स्पष्ट होते हैं, यह दर्शाता है कि फोर्जिंग विरूपण जैसे प्रक्रिया पैरामीटर उचित हैं।

चित्र 5 विभिन्न स्थितियों पर φ160mmTi-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु रॉड की आर-स्टेट माइक्रोस्ट्रक्चर: (ए) किनारा; (ए) किनारा; (बी) डी/4; (सी) केंद्र

चित्र 6 समाधान उम्र बढ़ने के उपचार के बाद विभिन्न स्थानों पर Φ160mmTi -1023 टाइटेनियम मिश्र धातु रॉड की सूक्ष्म संरचना: (ए) किनारा; (ए) किनारा; (बी) डी/4; (सी) केंद्र

2.3. बार बिंदु का पता लगाने के परिणाम

Ti{0}} टाइटेनियम मिश्रधातु में Fe तत्व का संतुलन वितरण स्थिरांक 0.3 है, जिसमें अलग होने की बहुत अधिक प्रवृत्ति होती है। Ti-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु में बिंदुओं के निर्माण का मुख्य कारण "Fe" मिश्र धातु सामग्री का स्थानीय पृथक्करण और संवर्धन है, जिसके परिणामस्वरूप इस भाग का चरण परिवर्तन तापमान मैट्रिक्स की तुलना में कम होता है, इस प्रकार बनता है ऐसा चरण जिसमें प्राथमिक चरण नहीं होता है या चरण की सामग्री अपेक्षाकृत विरल होती है। समृद्ध Fe क्षेत्र. यह बिंदु मिश्र धातु की प्लास्टिसिटी और कम-चक्र थकान जीवन को गंभीर रूप से प्रभावित करेगा।

टीबी6 मिश्र धातु सिल्लियों की असमान Fe संरचना "जन्मजात" कारक है जो धब्बों के निर्माण की ओर ले जाती है, जबकि बाद की गर्मी उपचार और गर्मी उपचार प्रक्रिया "अधिग्रहीत" कारक हैं जो धब्बों के निर्माण को प्रभावित करती हैं। GJB1538 में ताप उपचार प्रक्रिया के अनुसार, छड़ें तैयार करने के लिए 785 डिग्री × 1.5 h WC और 530 डिग्री × 8 h AC का चयन किया गया। रॉड बॉडी के अवलोकन से पता चला कि रॉड बॉडी की स्थूल आकृति विज्ञान में कोई स्थानीय असामान्यता नहीं थी (चित्र 7); माइक्रोस्ट्रक्चर में प्राथमिक चरण सामग्री लगभग 15% थी, जो प्राथमिक चरण सामग्री 10% से अधिक होने की जीजेबी1538 मानक आवश्यकता को पूरा करती थी। जैसा कि चित्र 8 में दिखाया गया है। इससे पता चलता है कि गलाने की प्रक्रिया और फोर्जिंग प्रक्रिया का धब्बों को नियंत्रित करने पर एक निश्चित महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

चित्र 8 Φ160mm Ti-1023 टाइटेनियम मिश्र धातु रॉड की सूक्ष्म संरचना: (ए) किनारा; (बी) डी/4; (सी) केंद्र

तालिका 1 से यह स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि रॉड के सभी गुण प्रासंगिक संकेतकों की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। इसमें उच्च प्लास्टिसिटी, समान अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य ताकत और प्लास्टिसिटी में मानक मूल्य की तुलना में एक निश्चित मार्जिन है। यह दर्शाता है कि अपेक्षाकृत पर्याप्त विरूपण प्राप्त करने के लिए फोर्जिंग के दौरान उपयुक्त तकनीक का उपयोग किया जाता है, ताकि सभी दिशाओं में बार की संरचनात्मक एकरूपता अपेक्षाकृत अच्छी हो और अंतर छोटा हो।

2.5. बारों का अल्ट्रासोनिक परीक्षण

SonATEST 380M अल्ट्रासोनिक दोष डिटेक्टर और ओलंपस V109 जांच का उपयोग Φ160 मिमी Ti -1023 टाइटेनियम मिश्र धातु तैयार छड़ों पर अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाने के लिए किया गया था। तरंग रूप से देखते हुए, शोर का स्तर 20% से अधिक नहीं है, शोर एक समान है, और कोई स्पष्ट दोष संकेत नहीं हैं। , निचली तरंग का परिवर्तन आयाम 6 डीबी से कम है, और शोर स्तर ध्वनि पथ का आधा है? 1.2 –9 डीबी ~ –12 डीबी (चित्र 9), यह दर्शाता है कि तैयार रॉड जीबी/टी5193-2007 मानक की ए1 स्तर की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है। चित्र 9 में, एब्सिस्सा गहराई को दर्शाता है, और कोटि सिग्नल ऊंचाई को दर्शाता है। पूर्ण स्क्रीन की गणना 100% के रूप में की जाती है।