TA18 titanyum alaşımı (Ti-3Al-2.5V), yüksek performanslı bir titanyum alaşımı olarak, yüksek mukavemeti, düşük yoğunluğu ve mükemmel korozyon direnci nedeniyle havacılık, okyanus keşfi ve üst düzey tıbbi cihazlarda geniş bir uygulama yelpazesi göstermektedir. Bu makalenin amacı, TA18 titanyum alaşımının mikro yapısı ve akma mukavemeti üzerinde ısıl işlem sürecinin etkisini araştırmak ve bu alaşımın optimum uygulaması için teorik bir temel ve deneysel destek sağlamaktır. I. TA18 titanyum alaşımının ısıl işlem süreci
TA18 titanyum alaşımının özelliklerini düzenlemenin temel bir yolu olarak ısıl işlem, sıcaklığı, zamanı ve soğutma modunu hassas bir şekilde kontrol ederek mikro yapısını ve mekanik özelliklerini etkili bir şekilde iyileştirebilir.
Tavlama işlemi
Amaç: İşleme sırasında oluşan kalıntı gerilmeleri ortadan kaldırmak, malzemenin esnekliğini ve tokluğunu artırmak.
Proses parametreleri: Sıcaklık 700 derece -800 derece, tutma süresi 1-2 saat, fırınla soğutma.
Etkisi: Tahılı inceltmek, malzemenin homojenliğini artırmak, akma dayanımını yaklaşık 450 MPa'ya düşürmek, uzamayı %25'in üzerine çıkarmak.
Katı çözelti işlemi
Amaç: -faz ve -fazın homojen dağılımını sağlamak, malzemenin mukavemetini ve sertliğini arttırmak.
Proses parametreleri: Sıcaklık 900 derece -950 derece, tutma süresi 30-60 dakika, hızlı su veya hava soğutması.
Etkisi: Akma dayanımı 800 MPa’nın üzerine çıkar, çekme dayanımı 950 MPa’ya ulaşır, ancak plastisite biraz azalır.
Yaşlanma tedavisi
Amaç: Katı çözelti işlemine dayalı olarak malzemeyi daha da güçlendirmek ve ince yarı kararlı fazların çökeltilmesiyle mekanik özelliklerini iyileştirmek.
Proses parametreleri: Sıcaklık 500 derece C - 600 derece C, tutma süresi 4-8 saat, fırın ile soğutma.
Etkisi: 900 MPa'ya kadar veya daha fazla akma dayanımı, yaklaşık 1000 MPa'lık çekme dayanımı, ancak plastisite yaklaşık %10'a kadar azalır.
İkincisi, TA18 titanyum alaşımının akma dayanımı analizi
Malzemenin plastik deformasyon kabiliyetini değerlendirmede önemli bir gösterge olan akma dayanımı, ısıl işlem sürecinden önemli ölçüde etkilenmektedir.
İşlem görmemiş hali: Yaklaşık 620 MPa akma dayanımı, yaklaşık 780 MPa çekme dayanımı, yaklaşık %20 uzama, iyi plastisite ancak düşük dayanım.
Tavlanmış durum: Tavlama işlemiyle, akma dayanımı yaklaşık 450 MPa'ya düşürülür, buna bağlı olarak uzamada önemli bir artış olur, bu da malzemenin plastisitesini ve tokluğunu artırır.
Katı çözelti hali: Katı çözelti işlemi, akma dayanımının 800 MPa'nın üzerine çıkmasıyla mukavemeti önemli ölçüde iyileştirir, ancak bu durum plastisitenin pahasına gerçekleşir.
Yaşlanma durumu: Yaşlanma işlemi, malzemeyi daha da güçlendirir; akma dayanımı 900 MPa'nın üzerine çıkar ve yüksek dayanımlı uygulamalar için ideal hale gelir, ancak plastisite daha da azalır.
Deneysel veriler ve doğrulama
Yukarıdaki teorik analizin doğruluğunu doğrulamak amacıyla bir dizi deney gerçekleştirilmiş olup, özel veriler aşağıdaki gibidir:
Tavlama işlemi deneyi: Sıcaklık 750 derece C, yalıtım 1,5 saat, fırınla soğutma, ölçülen akma dayanımı 450 MPa, çekme dayanımı 650 MPa, uzama %26.
Çözelti işleme deneyi: Sıcaklık 920 derece C, tutma süresi 45 dakika, su soğutma, ölçülen akma dayanımı 820 MPa, çekme dayanımı 960 MPa, uzama %14.
Yaşlandırma işlemi deneyi: Sıcaklık 550 derece C, tutma süresi 6 saat, fırınla soğutma, ölçülen akma dayanımı 920 MPa, çekme dayanımı 1020 MPa, uzama %12.
IV. Sonuç
TA18 titanyum alaşımının ısıl işlem süreci, akma dayanımı ve kapsamlı mekanik özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Tavlama, çözelti ve yaşlandırma işlem süreci parametrelerini makul bir şekilde düzenleyerek, farklı mühendislik uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılamak için malzeme mukavemeti ve plastisite arasında optimum bir denge sağlanabilir. Gelecekteki araştırmalar, TA18 titanyum alaşımının potansiyelini tam olarak kullanmak için daha rafine ısıl işlem süreçlerini daha da keşfedebilir.
