Ứng dụng công nghệ rèn hợp kim Titan trong ngành hàng không

Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, khoa học và công nghệ nước ta, ngành hàng không vũ trụ và hàng không đã mở ra những cơ hội phát triển mới trong những năm gần đây, đặc biệt là sau khi thành lập Dự án “máy bay lớn” quốc gia, ngành sản xuất hàng không dân dụng sẽ trở thành một ngành nền kinh tế mới dẫn đầu sự phát triển của điểm tăng trưởng kinh tế quốc gia, có triển vọng phát triển rộng lớn. Để không ngừng nâng cao tính tiến bộ, độ tin cậy, khả năng ứng dụng của tàu bay và tăng khả năng cạnh tranh của tàu bay trong nước trên thị trường quốc tế, các doanh nghiệp sản xuất hàng không dân dụng ngày càng có yêu cầu cao hơn trong việc lựa chọn vật liệu sản xuất hàng không; Đặc điểm chính của hợp kim titan là trọng lượng riêng nhỏ và độ bền cao. Đồng thời, nó có khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn tốt, trở thành vật liệu chính của các bộ phận ứng suất máy bay hiện đại, giúp giảm đáng kể trọng lượng của máy bay. Trong số đó, vật liệu rèn hợp kim titan TC4 (Ti{1}}AL{2}}V) và TB6 được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng không. .

Theo cấu trúc vi mô ở nhiệt độ phòng, hợp kim titan có thể được chia thành ba loại: hợp kim loại, hợp kim loại + - và hợp kim loại. Nó có tính dẻo tốt nhưng nhiệt độ quá thấp có thể gây ra kết tủa pha. Quá trình rèn hợp kim titan được chia thành rèn thông thường và rèn nhiệt độ cao theo mối quan hệ giữa nhiệt độ rèn và nhiệt độ biến đổi.

2.1 Rèn hợp kim titan thông thường

Các hợp kim titan biến dạng thường được sử dụng thường được rèn dưới nhiệt độ biến đổi, được gọi là rèn thông thường. Theo nhiệt độ gia nhiệt của phôi trong vùng pha (+), nó có thể được chia thành vùng rèn hai pha phía trên và vùng rèn hai pha phía dưới. ?

2.1.1 Rèn ở vùng hai pha phía dưới

Việc rèn ở vùng hai pha thấp hơn thường được nung nóng và rèn ở mức 40-50 dưới nhiệt độ biến đổi. Lúc này, pha sơ cấp giống nhau và tham gia vào quá trình biến dạng. Nhiệt độ biến dạng càng thấp thì pha càng tham gia vào biến dạng. So với biến dạng trong vùng, quá trình kết tinh lại của pha ở vùng hai pha phía dưới được tăng tốc mạnh và các hạt mới hình thành do quá trình kết tinh lại không chỉ kết tủa dọc theo ranh giới hạt ban đầu bị biến dạng mà còn ở ranh giới hạt và tấm. lớp. Xảy ra trong lớp -trung gian. Quá trình rèn được tạo ra bởi quá trình này có độ bền cao và độ dẻo tốt, nhưng độ bền gãy và đặc tính rão của nó vẫn có tiềm năng lớn.

2.1.2 Rèn ở vùng hai pha trên

Nó được rèn ở nhiệt độ 10-15 độ dưới điểm biến đổi /( + ). Cấu trúc cuối cùng sau khi biến dạng chứa nhiều cấu trúc chuyển tiếp hơn, có thể cải thiện hiệu suất leo và độ bền gãy của cấu trúc; làm cho hợp kim titan có cả độ dẻo, độ bền và độ dẻo dai.

2.2 Rèn hợp kim titan ở nhiệt độ cao

Còn được gọi là " rèn", nó có thể được chia thành hai loại: loại thứ nhất là quá trình phôi được nung nóng trong khu vực, và quá trình rèn được bắt đầu và hoàn thành trong khu vực; thứ hai là phôi được nung nóng trong khu vực và quá trình rèn được bắt đầu trong khu vực. Và kiểm soát một lượng lớn biến dạng để hoàn thành quá trình rèn trong vùng hai pha, được gọi là "rèn phụ". So với việc rèn ở vùng hai pha, việc rèn có thể đạt được độ bền rão và độ bền đứt gãy cao hơn, đồng thời cũng có lợi trong việc cải thiện hiệu suất mỏi của hợp kim titan.

2.3 Rèn khuôn đẳng nhiệt của hợp kim titan

Quá trình này sử dụng cơ chế siêu dẻo và rão của vật liệu để tạo ra các vật rèn phức tạp hơn và yêu cầu khuôn phải được làm nóng trước và giữ trong phạm vi 760-980 độ ; máy ép thủy lực tạo áp suất ở một giá trị định trước và tốc độ làm việc của máy ép được điều khiển bởi phôi. Khả năng chống biến dạng được điều chỉnh tự động. Vì khuôn được làm nóng thay thế nên không cần thiết phải sử dụng các thanh chuyển động nhanh để tránh bị nguội. Nhiều vật rèn được sử dụng trong máy bay có đặc điểm là thành mỏng và chiều cao của sườn nên quy trình này đã được áp dụng trong sản xuất hàng không, chẳng hạn như quy trình rèn khuôn chính xác đẳng nhiệt của hợp kim titan TB6 cho một loại máy bay nội địa nhất định.

Quá trình rèn hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng không và vũ trụ, và quá trình rèn đẳng nhiệt đã được sử dụng để sản xuất các bộ phận động cơ và các bộ phận kết cấu máy bay; nó cũng ngày càng phổ biến trong các lĩnh vực công nghiệp như ô tô, năng lượng điện và tàu thủy. Ở nước ngoài, việc ứng dụng hợp kim titan đã phát triển đến mức rất cao, hợp kim TiAL và các hợp chất liên kim loại sử dụng ở nhiệt độ cao hơn đã được chú ý và rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện; Để ứng dụng tốt hơn các loại vật liệu này, đồng thời, rất nhiều nghiên cứu cũng đã được thực hiện về quá trình biến dạng của nó. Mọi người cũng ngày càng chú ý hơn đến việc nghiên cứu các hợp kim sub-titan có độ bền cao hơn. Việc ứng dụng hợp kim titan và nghiên cứu quá trình rèn vẫn sẽ là một chủ đề nóng.