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Effetto della temperatura della soluzione solida sulla struttura e sulle proprietà della lega di titanio Ti6246
La lega di titanio Ti6246 (Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo) è una lega di titanio ad alta temperatura con un alto contenuto di Mo sviluppata dalla American Timet Company negli anni '60 . La temperatura di servizio è di circa 420 gradi. La resistenza alla fatica a basso numero di cicli di questa lega dopo l'invecchiamento in soluzione o la doppia ricottura è significativamente superiore a quella della corrispondente lega di titanio Ti6Al4V. Presenta inoltre un'elevata resistenza allo scorrimento viscoso alle alte temperature e una resistenza istantanea e può essere utilizzato per produrre dischi e pale di compressori di media e alta potenza. Poiché la lega di titanio Ti6246 contiene il 6% del forte elemento stabilizzante beta Mo, le proprietà meccaniche e il regime di trattamento termico della lega sono molto sensibili. Tuttavia, ci sono pochi rapporti di ricerca sul trattamento termico della lega Ti6246, in particolare ci sono meno rapporti di letteratura pubblicati a livello nazionale. Pertanto, è estremamente importante studiare gli effetti dei diversi sistemi di trattamento termico di solubilizzazione sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche delle leghe. I ricercatori hanno studiato i cambiamenti nella microstruttura e nelle proprietà meccaniche delle aste da Φ200 mm sotto diversi regimi di trattamento termico per fornire una base teorica per l'applicazione ingegneristica della lega.
Il materiale di prova è un lingotto di lega di titanio Ti6246 preparato mediante tre tempi di fusione in forno elettrico ad arco consumabile sotto vuoto. La sua composizione chimica è conforme ai requisiti degli standard AMS4981 e GB/T3620.1-2007 "Titanio e leghe di titanio e composizioni chimiche". Il punto di trasformazione (+)/fase del lingotto è stato misurato con il metodo metallografico ed è risultato pari a 955~960 gradi. Il lingotto viene aperto e forgiato e infine forgiato in una barra da Φ200 mm. La struttura allo stato forgiato (stato R) della barra è una tipica struttura equiassica. Tagliare il campione grezzo dal corpo della barra ed eseguire su di esso il trattamento di invecchiamento della soluzione. Le temperature della soluzione sono 860, 880, 900, 915, 925 e 935 gradi, mantenute per 2 ore e raffreddate ad aria. La temperatura di invecchiamento è di 593 gradi, mantenuta calda per 8 ore e raffreddata ad aria. Quindi testare le proprietà di trazione a temperatura ambiente secondo ASTM E 8/E8M, testare le proprietà di trazione ad alta temperatura a 427 gradi secondo ASTM E21 e testare le proprietà di scorrimento secondo ASTM E139 (427 gradi ×655MPa×35h, testare la deformazione residua sotto questa condizione, requisiti standard inferiori o uguali allo 0,2%), e ha utilizzato il microscopio metallografico invertito LEICA MEF4A e il microscopio elettronico a scansione SUPRATM55 per l'osservazione e l'analisi microstrutturale. I risultati hanno mostrato che:
(1) Quando la temperatura della soluzione solida è compresa tra 860 e 900 gradi, la microstruttura è una tipica struttura equiassica. Quando la temperatura della soluzione solida è superiore a 915 gradi, il contenuto della fase primaria diminuisce in modo significativo e la microstruttura mostra una struttura a due stati. I cambiamenti nella temperatura della soluzione solida hanno poco effetto sulla dimensione della fase primaria. Il contenuto della fase secondaria aumenta in modo significativo con l'aumento della temperatura della soluzione solida e le sue dimensioni aumentano e si ampliano in modo significativo.
(2) Dopo il trattamento con soluzione solida a 860~900 gradi, la temperatura ambiente e la resistenza alla trazione ad alta temperatura della lega non cambiano molto. Quando la temperatura della soluzione solida è superiore a 915 gradi, sia la resistenza alla trazione a temperatura ambiente che quella ad alta temperatura continuano a diminuire, e viceversa, e l'aumento della plasticità ad alta temperatura è significativamente maggiore di quello della plasticità a temperatura ambiente. All’aumentare della temperatura della soluzione solida, le proprietà di scorrimento migliorano gradualmente.
