Quy trình ủ hợp kim titan Gr38

Hợp kim titan Gr.38 là hợp kim titan mới được phát triển bởi Công ty Công nghệ ATI tại Hoa Kỳ. Nó có thể thay thế hợp kim titan có độ bền trung bình và cao phổ biến nhất. Thành phần danh nghĩa của nó là Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O, là loại hợp kim titan cường độ cao loại + -. So với hợp kim TC4, hợp kim Gr.38 sử dụng sắt thay vì vanadi có giá thành cao hơn làm nguyên tố ổn định. Độ bền của nó tương đương với hợp kim TC4 và độ giãn dài của nó tương đương hoặc cao hơn một chút. Tuy nhiên, điều khác biệt là nó có thể được xử lý nóng và có thể được xử lý nguội và có thể được chế tạo thành các tấm mỏng, cuộn, dải, dải cán nóng chính xác, tấm dày, ống liền mạch, vật đúc và các sản phẩm chế tạo. Do thực tế là hợp kim titan Gr.38 có khả năng định dạng siêu dẻo và hiệu suất mỏi lỗ chân lông tuyệt vời, đồng thời cũng có thể được sử dụng để hàn ma sát khuấy, nó có phạm vi sử dụng rộng rãi và khá phù hợp để thay thế thép, nhôm, vật liệu composite, titan nguyên chất và các vật liệu khác. Hợp kim titan có triển vọng ứng dụng cực kỳ rộng rãi, đặc biệt là trong các hệ thống phòng thủ quân sự và hàng không vũ trụ. Hiện nay có rất ít báo cáo nghiên cứu về hợp kim này. Do đó, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu ảnh hưởng của các hệ thống ủ khác nhau đến vi cấu trúc, tính chất cơ học và hình thái đứt gãy khi kéo của thanh nhỏ hợp kim titan Gr.38.

Nguyên liệu chính được sử dụng để điều chế hợp kim titan Gr.38 là titan xốp và các nguyên tố hợp kim bổ sung. Các nguyên tố hợp kim được bổ sung bao gồm hợp kim nhôm vanadi, hạt nhôm, đinh sắt và titan dioxide. Sau khi trộn, chuẩn bị điện cực và các quy trình khác, lò hồ quang điện tiêu hao chân không được sử dụng cho hai lần nấu chảy chân không để chuẩn bị phôi Φ440mm. Điểm biến đổi pha của hợp kim titan Gr.38 được đo là 970±5 độ bằng phương pháp luyện kim tăng nhiệt độ. Thỏi Φ440mm được rèn 8 lần và cuối cùng được cán nóng thành thanh Φ20mm ở trạng thái cán. Hệ thống ủ lần lượt là làm mát lò, làm mát bằng nước và làm mát không khí sau khi giữ ở nhiệt độ 830, 930, 950 và 1000 độ trong 1 giờ.

Cắt que thử dài 75mm từ thanh thành phẩm làm mẫu đặc tính cơ học và cắt que thử dài 20 mm làm mẫu kim loại. Sau khi ủ, nội dung kiểm tra được hoàn thành. Nội dung thử nghiệm chủ yếu là kiểm tra cấu trúc vi mô, đặc tính kéo ở nhiệt độ phòng và hình thái đứt gãy do kéo trong các chế độ ủ khác nhau. Kết quả cho thấy:

(1) Sau khi được giữ ở nhiệt độ 930-950 trong 1 giờ và sau đó được làm mát bằng không khí (hoặc làm mát bằng nước), hợp kim Gr.38 có thể thu được độ bền cao hơn và độ dẻo tốt hơn, đồng thời có các tính chất cơ học toàn diện tốt.

(2) Sau khi hợp kim Gr.38 được làm mát bằng không khí và ủ ở 830 độ trong 1 giờ, cường độ năng suất thấp, có lợi cho quá trình xử lý vật liệu tiếp theo.

(3) Hình thái đứt gãy kéo ở nhiệt độ phòng của vật liệu hợp kim Gr.38 cho thấy đặc điểm gãy dẻo kiểu tổ ong. Sau khi ủ ở 1000 độ trong 1 giờ, các vết lõm trên bề mặt vết nứt tương đối nhỏ và nông, độ dẻo tương đối kém.