Εξέλιξη μικροδομής και βελτιστοποίηση ιδιοκτησίας φύλλου θερμής έλασης από κράμα τιτανίου TA10

Σε περιβάλλοντα ακραίων υπηρεσιών όπως πετροχημικά, ναυπηγεία, πυρηνική μηχανική και θαλάσσια περιβάλλοντα, τα υλικά αντιμετωπίζουν πολλαπλές προκλήσεις όπως υψηλή θερμοκρασία, υψηλή πίεση και ισχυρή διάβρωση, που θέτουν υψηλές απαιτήσεις για την ολοκληρωμένη απόδοση των υλικών, ιδιαίτερα την αντοχή στη διάβρωση. Το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου ξεχωρίζουν για τη χαμηλή τους πυκνότητα, την υψηλή αντοχή, την υψηλή σκληρότητα και την εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και έχουν γίνει βασικά υλικά σε αυτούς τους τομείς. Ωστόσο, η αντίσταση στη διάβρωση των κραμάτων τιτανίου υπό ορισμένες συνθήκες, όπως η αντίσταση στη διάβρωση από τη μείωση των οξέων και η διάβρωση των ρωγμών, πρέπει ακόμη να βελτιωθεί. Για το λόγο αυτό έχει αναπτυχθεί κράμα τιτανίου TA10 (Ti-0.3Mo-0.8Ni), το οποίο είναι απαλλαγμένο από σπάνια μέταλλα, έχει εξαιρετική δυνατότητα επεξεργασίας και έχει εξαιρετική αντοχή στα αναγωγικά οξέα, σε υψηλές θερμοκρασίες διάβρωση χλωρίου και διάβρωση ρωγμών και χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλούς σημαντικούς τομείς.
Παρά τα πολλά πλεονεκτήματα του κράματος τιτανίου TA10, το υψηλό κόστος του εξακολουθεί να είναι ο κύριος παράγοντας που περιορίζει την ευρεία εφαρμογή του. Αυτό οφείλεται κυρίως στο υψηλό κόστος των πρώτων υλών σπόγγων τιτανίου, στην πολυπλοκότητα της διαδικασίας πολλαπλής τήξης υπό κενό και στη μακρά ροή επεξεργασίας. Προκειμένου να μειωθεί το κόστος και να βελτιωθεί η απόδοση της παραγωγής, η χρήση της τήξης δέσμης ηλεκτρονίων σε συνδυασμό με την τεχνολογία θερμής έλασης για την προετοιμασία πηνίων λωρίδων από κράμα τιτανίου TA10 έχει γίνει μια καινοτόμος διαδικασία παραγωγής. Αυτή η διαδικασία όχι μόνο μειώνει σημαντικά τη ροή επεξεργασίας, αλλά επίσης αυξάνει την απόδοση και μειώνει το συνολικό κόστος.

Πρόσφατα, το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Shenyang και η ερευνητική ομάδα του Ινστιτούτου Μετάλλων της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και της Βιομηχανίας Τιτανίου Yunnan στο περιοδικό "ειδική χύτευση και μη σιδηρούχα κράματα" δημοσίευσαν τα πιο πρόσφατα ερευνητικά αποτελέσματα, μια εις βάθος συζήτηση για τη θερμή έλαση 930 μοιρών στο η μικροδομή της πλάκας από κράμα τιτανίου TA10 και οι μηχανικές ιδιότητες της κρούσης σε θερμοκρασία δωματίου. Η μελέτη δείχνει ότι η διαδικασία θερμής έλασης βελτιώνει αποτελεσματικά τη μικροδομή του κράματος τιτανίου TA10, σχηματίζοντας μια πολύπλοκη δομή που αποτελείται από μήτρα, σωματίδια Ti2Ni στα όρια των κόκκων και σωματίδια λεπτής φάσης που είναι διάχυτα μέσα στη μήτρα. Αυτό το χαρακτηριστικό μικροδομής όχι μόνο ενισχύει την αντίσταση στη διάβρωση του υλικού, αλλά κάνει επίσης τις μηχανικές του ιδιότητες να δείχνουν ισχυρή ανισοτροπία, ειδικά στην εγκάρσια κατεύθυνση, το μέτρο Young, η αντοχή διαρροής και η αντοχή εφελκυσμού είναι καλύτερα από την κατεύθυνση κύλισης.
Επισκόπηση της μεθοδολογίας της έρευνας:
Προετοιμασία υλικού: Οι πλάκες από κράμα Ti-0.3Mo-0.8Ni λιώθηκαν σε κλίβανο ψυχρής κλίνης δέσμης ηλεκτρονίων, ακολούθησε επεξεργασία αντιοξειδωτικής προστασίας και προθέρμανση στους 930 βαθμούς για συγκράτηση και τελικά κυλήθηκαν σε πλάκες με πάχος 3 mm από μύλο θερμής έλασης 1450 mm.
Ανάλυση μικροδομής: Χρησιμοποιώντας μεταλλουργικό μικροσκόπιο, ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης, σε συνδυασμό με στοιχειακή ανάλυση EDS, παρατηρήθηκε και αναλύθηκε λεπτομερώς η μικροδομή των πλακών χυτεύσεως και έλασης.
Δοκιμή μηχανικών ιδιοτήτων: Προετοιμάστε δείγματα εφελκυσμού σύμφωνα με τυπικές μεθόδους και δοκιμάστε τις μηχανικές ιδιότητες σε θερμοκρασία δωματίου στην ηλεκτρονική μηχανή δοκιμής εφελκυσμού, συμπεριλαμβανομένης της αντοχής διαρροής, της αντοχής σε εφελκυσμό και άλλων βασικών δεικτών.
Σημαντικά σημεία των αποτελεσμάτων της έρευνας:
Η διαδικασία θερμής έλασης βελτιώνει σημαντικά τη μικροδομή του κράματος τιτανίου TA10, εξευγενίζει τους κόκκους και προάγει τη διάχυτη κατανομή των σωματιδίων φάσης.
Το ελασματοποιημένο φύλλο έχει εξαιρετικές εγκάρσιες μηχανικές ιδιότητες, οι οποίες παρέχουν ισχυρή υποστήριξη για την εφαρμογή του υλικού σε διαφορετικές κατευθύνσεις.
Η μελέτη αποκαλύπτει την εγγενή σύνδεση μεταξύ της μικροδομής και των μηχανικών ιδιοτήτων, η οποία παρέχει μια επιστημονική βάση για περαιτέρω βελτιστοποίηση και εφαρμογή του κράματος τιτανίου TA10.
Συνοπτικά, η μελέτη της εξέλιξης της μικροδομής και η βελτιστοποίηση των ιδιοτήτων του φύλλου θερμής έλασης από κράμα τιτανίου TA10 όχι μόνο παρέχει μια νέα ιδέα για τη χαμηλού κόστους και υψηλής απόδοσης παρασκευή υλικών από κράμα τιτανίου, αλλά θέτει επίσης μια σταθερή βάση για τη βελτίωση της την ολοκληρωμένη απόδοση του υλικού στο περιβάλλον ακραίων υπηρεσιών.