Διαδικασία Θερμικής Επεξεργασίας Πλάκας από Κράμα Τιτανίου Β21s

Έχει βρεθεί ότι το κράμα τιτανίου Β21s όχι μόνο έχει εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση, αλλά και η αντίσταση στη διάβρωση αυτού του κράματος βελτιώνεται κατά μία έως δύο τάξεις μεγέθους σε σύγκριση με το συνηθισμένο κράμα τιτανίου. Το κράμα έχει καλή πλαστικότητα σε θερμοκρασία δωματίου σε κατάσταση στερεού διαλύματος, επομένως έχει καλές ιδιότητες θερμής και κρύας εργασίας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία προϊόντων λαμαρίνας της αεροδιαστημικής. Τα κύρια στοιχεία σταθεροποίησης του κράματος είναι το μολυβδαίνιο και το ρήνιο υψηλού σημείου τήξης, γεγονός που κάνει το κράμα να έχει καλή αντοχή στην οξείδωση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εξαρτημάτων για μακροχρόνια χρήση σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας έως 500 βαθμούς. Επί του παρόντος, οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν χρησιμοποιήσει πλάκα από κράμα τιτανίου 21s για την κατασκευή εξαρτημάτων ατράκτου κινητήρα αεροσκάφους Boeing 777 καθώς και εξαρτημάτων του διαστημικού λεωφορείου υψηλής θερμοκρασίας και σύνθετων υλικών τιτανίου. Ωστόσο, το σύστημα επεξεργασίας στερεού διαλύματος για τη διαμόρφωση πλακών και το σύστημα γήρανσης που χρησιμοποιείται για τα εξαρτήματα δεν έχουν αναφερθεί.

Ενόψει αυτού, οι ερευνητές μελέτησαν τις επιδράσεις των διαφορετικών θερμοκρασιών στερεού διαλύματος στη μικροδομή και στις μηχανικές ιδιότητες θερμοκρασίας δωματίου των πλακών από κράμα τιτανίου 21s και επέλεξαν διαφορετικές θερμοκρασίες γήρανσης για να μελετήσουν τις επιπτώσεις των θερμοκρασιών γήρανσης στη θερμοκρασία δωματίου και στις μηχανικές ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας από πλάκες από κράμα τιτανίου 21s. 21s φύλλο κράματος τιτανίου.

Πρωτεύον σφουγγάρι τιτανίου, φασόλια αλουμινίου, ενδιάμεσο κράμα αλουμινίου γερμανίου, ενδιάμεσο κράμα τιτανίου μολυβδαινίου και άλλες πρώτες ύλες αναμειγνύονται ομοιογενώς και συμπιέζονται και συγκολλούνται σε ηλεκτρόδια ιδιοκατανάλωσης και λιώνουν τρεις φορές σε φούρνο κενού ιδιοκατανάλωσης 1000 kg για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια2 . Τα τελειωμένα πλινθώματα από κράματα τιτανίου και οι χημικές συνθέσεις των πλινθωμάτων είναι σύμφωνα με τις απαιτήσεις του προτύπου ASTM B265 των ΗΠΑ. Τα πλινθώματα θερμαίνονται στην περιοχή φάσης και στη συνέχεια σφυρηλατούνται στην περιοχή φάσης ( + ) για να σχηματίσουν πλάκες με διαστάσεις 60mm x 400mm x 600mm. Στη συνέχεια, η πλάκα κυλά εν θερμώ στη ζώνη φάσης ( + ) σε πάχος 6 mm. Τέλος, οι πλάκες υπέστησαν ψυχρή έλαση σε πάχος 2 mm και δοκιμάστηκαν μετά το πάστωμα και τον καθαρισμό της επιφάνειας. Τέσσερις θερμοκρασίες στερεού διαλύματος (800, 815, 830 και 845 μοίρες × 10 λεπτά, ψύξη αέρα) και τρεις θερμοκρασίες γήρανσης (550, 600 και 680 βαθμοί × 8 ώρες, ψύξη αέρα) επιλέχθηκαν για τη μελέτη της θερμοκρασίας και της γήρανσης του στερεού διαλύματος. Η επίδραση της θερμοκρασίας στη μικροδομή και τις μηχανικές ιδιότητες της πλάκας από κράμα τιτανίου 21s. Τα αποτελέσματα των δοκιμών είναι τα εξής:

(1) πλάκα κράματος τιτανίου 21s σε στερεό διάλυμα υψηλής θερμοκρασίας, με την αύξηση της θερμοκρασίας στερεού διαλύματος, η αντοχή του στερεού διαλύματος μειώνεται και η πλαστικότητα αυξάνεται.

(2) Το στερεό διάλυμα και οι μηχανικές ιδιότητες γήρανσης του φύλλου κράματος τιτανίου 21s έχουν μεγάλη σχέση με την επιλογή της θερμοκρασίας γήρανσης. Καθώς η θερμοκρασία γήρανσης αυξάνεται, η αντοχή γήρανσης του κράματος μειώνεται και η πλαστικότητα αυξάνεται.

(3) Το φύλλο κράματος τιτανίου 21 s μπορεί να αποκτήσει την απαιτούμενη πλαστικότητα επεξεργασίας θερμοκρασίας δωματίου μετά από στερεό διάλυμα στους 845 βαθμούς. Μετά τη γήρανση στους 600 βαθμούς, η αντοχή εφελκυσμού σε θερμοκρασία δωματίου μπορεί να φτάσει περισσότερο από 1200 MPa και η επιμήκυνση μπορεί να διατηρηθεί σε περισσότερο από 10%. Εν τω μεταξύ, η αντοχή εφελκυσμού σε υψηλή θερμοκρασία 500 μοιρών μπορεί να φτάσει πάνω από 700 MPa.