टाइटेनियम मिश्र धातुओं को बुझाने के लिए क्या आवश्यकताएं हैं

टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग एयरोस्पेस, चिकित्सा उपकरणों और उनकी उच्च विशिष्ट शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध और जैव-रासायनिकता के कारण उच्च अंत विनिर्माण में व्यापक रूप से किया जाता है। हालांकि, उनकी गर्मी उपचार प्रक्रियाएं पारंपरिक धातुओं, विशेष रूप से शमन प्रक्रिया की तुलना में कहीं अधिक जटिल हैं, जिसके लिए इष्टतम प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए तापमान, शीतलन दर और माइक्रोस्ट्रक्चरल परिवर्तन के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

शमन तापमान: शक्ति और लचीलापन को संतुलित करने के लिए "महत्वपूर्ण रेखा"

शमन तापमान एक प्रमुख पैरामीटर है जो टाइटेनियम मिश्र धातुओं के माइक्रोस्ट्रक्चर और यांत्रिक गुणों को निर्धारित करता है। मिश्र धातु प्रकार (,, या +) के आधार पर, तापमान नियंत्रण विभिन्न सिद्धांतों का पालन करना चाहिए:

+ टाइटेनियम मिश्र धातु (जैसे, TC4):शमन तापमान आमतौर पर ऊपरी + चरण क्षेत्र में सेट किया जाता है। उदाहरण के लिए, TC4 मिश्र धातु के लिए शमन तापमान 980-1010 डिग्री है। यह तापमान सीमा चरण के पर्याप्त विघटन को सुनिश्चित करती है, जबकि एक मजबूत चरण के रूप में छोटी मात्रा में अनियंत्रित चरण को बनाए रखते हुए। यदि तापमान परिवर्तन तापमान (जैसे, TC4 के लिए 980-1000 डिग्री) से अधिक हो जाता है, तो अनाज तेजी से मोटा हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप शमन के बाद क्रूरता में कमी होगी। उदाहरण के लिए, एक निश्चित विमानन फोर्जिंग ने एक शमन तापमान का अनुभव किया, जो 10 डिग्री तक निर्दिष्ट सीमा से अधिक है, जिससे अनाज का आकार 25μm से 80μm तक बढ़ गया और फ्रैक्चर की कठोरता में 30% की कमी।

-टाइप टाइटेनियम मिश्र धातु (जैसे कि TB2):उन्हें एकल चरण क्षेत्र के ऊपर गर्म किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, TB2 मिश्र धातु के लिए शमन तापमान 800-850 डिग्री है। उच्च तापमान शमन एक एकल मेटास्टेबल चरण का उत्पादन करता है, उम्र बढ़ने के दौरान बाद के चरण वर्षा के लिए न्यूक्लिएशन साइट प्रदान करता है। हालांकि, अनाज के अत्यधिक विकास को रोकने के लिए होल्डिंग टाइम को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

-टाइप टाइटेनियम मिश्र:वे आम तौर पर बुझाते नहीं हैं क्योंकि उनका एनील्ड माइक्रोस्ट्रक्चर पहले से ही अत्यधिक स्थिर है, और शमन आसानी से एक मार्टेनसिटिक परिवर्तन को प्रेरित कर सकता है, जिससे भंगुरता हो सकती है।

कूलिंग विधि: "चरण परिवर्तन नियंत्रण" के लिए समय के खिलाफ एक दौड़

शीतलन दर सीधे चरण परिवर्तन पथ और टाइटेनियम मिश्र धातुओं में अवशिष्ट तनाव वितरण को प्रभावित करती है। मिश्र धातु प्रकार और भाग के आकार के आधार पर उपयुक्त शीतलन माध्यम का चयन किया जाना चाहिए:

पानी और तेल ठंडा:पतली दीवारों वाले भागों (25 मिमी से कम या उससे कम मोटाई) के लिए उपयुक्त और + - टाइप टाइटेनियम मिश्र धातु। पानी की शीतलन 1000 डिग्री /एस की शीतलन दरों को प्राप्त कर सकती है, तेजी से → of Martensite परिवर्तन क्षेत्र को पार कर सकती है और एक मोटे + संरचना में चरण के अपघटन को रोक सकती है। उदाहरण के लिए, पानी के ठंडा होने के बाद, टीसी 4 मिश्र धातु का कमरा-तापमान माइक्रोस्ट्रक्चर ′ मार्टेंसाइट है जिसमें थोड़ी मात्रा में अवशिष्ट चरण है, और उम्र बढ़ने के बाद, ताकत 1200 एमपीए तक पहुंच सकती है।

हवा और गैस कूलिंग:मोटी -सेक्शन भागों (मोटाई> 50 मिमी) या -type मिश्र धातुओं के स्थिरीकरण के लिए उपयोग किया जाता है। लगभग 10-50 डिग्री /एस की वायु शीतलन दर थर्मल तनाव को कम कर सकती है, लेकिन बाद में उम्र बढ़ने के उपचार को अनाज के आकार को परिष्कृत करने के लिए आवश्यक है। उदाहरण के लिए, एयर कूलिंग के बाद TB2 मिश्र धातु का माइक्रोस्ट्रक्चर एक मेटास्टेबल चरण है। 8 घंटे के लिए 550 डिग्री पर उम्र बढ़ने के बाद, नैनोस्केल चरण उपजी है, 20%तक बढ़ती ताकत।

मंचन कूलिंग:जटिल आकार के भागों के लिए, एक उच्च तापमान क्षेत्र में तेजी से ठंडा होने और कम तापमान वाले क्षेत्र में धीमी गति से ठंडा करने वाली एक मंचन प्रक्रिया को नियोजित किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक विमान इंजन ब्लेड पहले पानी-कूल्ड 600 डिग्री तक होता है और फिर धीरे-धीरे एक हवा की भट्ठी में कमरे के तापमान पर ठंडा हो जाता है, जो माइक्रोस्ट्रक्चर एकरूपता को बनाए रखते हुए क्रैकिंग को रोकता है।

माइक्रोस्ट्रक्चर नियंत्रण: "अस्थिर चरण" से "वर्षा कठोरता" में परिवर्तन

शमन का मुख्य उद्देश्य उम्र बढ़ने के दौरान वर्षा-गति-मजबूत चरणों के लिए एक नींव प्रदान करने के लिए मेटास्टेबल चरणों (जैसे and मार्टेंसाइट और मेटास्टेबल चरण) को प्राप्त करना है। माइक्रोस्ट्रक्चर नियंत्रण निम्नलिखित प्रमुख बिंदुओं पर केंद्रित है:

मूल माइक्रोस्ट्रक्चर का अनुकूलन:शमन करने से पहले, कार्य कठोरता को खत्म करने और एक समान या बास्केटविव संरचना को प्राप्त करने के लिए recrystallization annealing की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, 2 घंटे के लिए 750 डिग्री पर annealing के बाद, TC4 मिश्र धातु के मूल अनाज आकार को 10-15μm तक नियंत्रित किया जाता है। शमन करने के बाद, the मार्टेंसाइट लाथ्स की चौड़ाई 0.5μm से कम या बराबर है, और उम्र बढ़ने के बाद वर्षा चरण का आकार भी महीन है।

Acicular संरचना से परहेज:यदि मूल माइक्रोस्ट्रक्चर में मोटे, एसीयिक चरण 7-9 के स्तर पर होते हैं, तो विडमैनस्टेटन शमन के बाद बनने की संभावना है, जिसके परिणामस्वरूप प्लास्टिसिटी में कमी आती है। उदाहरण के लिए, खराब मूल माइक्रोस्ट्रक्चर के कारण बुझाने के बाद एक फोर्जिंग का बढ़ाव 15% से 8% तक गिर गया।

हाइड्रोजन सामग्री नियंत्रण:टाइटेनियम मिश्र धातुओं में हाइड्रोजन अवशोषण हाइड्रोजन उत्सर्जन का कारण बन सकता है, शमन से पहले वैक्यूम डिहाइड्रोजनेशन एनीलिंग (700-750 डिग्री /2 एच) की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, डिहाइड्रोजनेशन उपचार के बाद, 0.2% हाइड्रोजन सामग्री के साथ TC4 मिश्र धातु की प्रभाव क्रूरता 15 j/cm to से बढ़कर 35 j/cm² तक बढ़ जाती है।

प्रक्रिया वर्जना: अछूत "लाल रेखाएं"

धीमी कूलिंग से बचें:यदि -टाइप मिश्र धातुओं को स्वाभाविक रूप से हवा में ठंडा किया जाता है, तो चरण मोटे + लामेला में विघटित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अपर्याप्त ताकत होती है। उदाहरण के लिए, हवा को ठंडा करने के बाद टीबी 2 मिश्र धातु कमरे के तापमान पर, तन्यता ताकत केवल 800 एमपीए है, जो पानी के ठंडा होने के बाद 1100 एमपीए से कम है।

बार -बार शमन से बचें:कई शमन अनाज को बढ़ावा देता है। उदाहरण के लिए, TC4 मिश्र धातु में तीन शमन के बाद, अनाज का आकार 25 माइक्रोन से बढ़कर 120 माइक्रोन हो जाता है, और फ्रैक्चर की कठोरता 40%तक कम हो जाती है।

ऑक्सीकरण संदूषण को रोकें:सतह के ऑक्साइड परतों को बाद के प्रसंस्करण को प्रभावित करने से रोकने के लिए शमन हीटिंग को वैक्यूम या अक्रिय गैस संरक्षण के तहत किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, एक चिकित्सा उपकरण भाग को हीटिंग भट्ठी में ऑक्सीकरण के कारण 50 एचवी तक की सतह कठोरता विचलन का सामना करना पड़ा।

टाइटेनियम मिश्र धातु शमन सामग्री विज्ञान, थर्मोडायनामिक्स और इंजीनियरिंग अभ्यास के चौराहे पर एक अंतःविषय क्षेत्र है। इसका मूल तापमान, दर और माइक्रोस्ट्रक्चर के सटीक नियंत्रण के माध्यम से शक्ति, प्लास्टिसिटी और क्रूरता के बीच संतुलन को प्राप्त करने में निहित है। नई तकनीकों जैसे कि 3 डी-प्रिंटेड टाइटेनियम मिश्र धातुओं और कार्यात्मक रूप से ढाल सामग्री के उदय के साथ, मैक्रोस्कोपिक नियंत्रण से माइक्रोस्ट्रक्चरल डिज़ाइन तक शमन प्रक्रियाएं विकसित हो रही हैं।