Titanyum Alaşımlarının Isıl Kararlılığına Si Elementinin Etkisi Üzerine Bir Araştırma

Si'nin, farklı Si içeriğine sahip üç TiSi ikili alaşımının termal stabilitesi üzerindeki etkileri, 100 saat boyunca farklı sıcaklıklarda termal maruz kalma deneyleri yapılarak ve alaşımların termal stabilitesi mekanik özelliklerle karakterize edilerek araştırıldı. Sonuçlar, deneysel koşullar altında Si elementinin eklenmesinin alaşımların çekme mukavemetini arttırdığını ve Si içeriği ne kadar yüksek olursa, mukavemet artışının da o kadar yüksek olduğunu göstermektedir: termal maruz kalma işlemi sırasında, termal maruz kalma sıcaklığı 450 ° C'den yüksek olduğunda Derecede, Ti-Si alaşımlarının çekme mukavemeti azalma eğilimi gösterir ve 500 derece/100 saat ısıl işlemden sonra en kötü ısıl kararlılığı gösterir; bunlar arasında Ti-0.4 Si alaşımlarının uzaması azalır. %28,0'a. Si elementlerinin difüzyonu ve dimerizasyonuyla oluşan TiSi, Ti-Si alaşımlarının termal stabilitesini etkileyen ana faktördür.
Titanyum alaşımları yüksek mukavemeti, düşük yoğunluğu ve iyi korozyon direnci nedeniyle havacılık, petrokimya, biyomedikal ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum alaşımlarının büyük bir kısmı, uçakların itme-ağırlık oranının iyileştirilmesi için önemli olan yaprak diskler ve kanatlar gibi havacılık motor parçalarının üretiminde kullanılan yüksek sıcaklıktaki titanyum alaşımlarıdır. Şu anda, olgun yüksek sıcaklık titanyum alaşımlarının uygulama sıcaklığı esas olarak 600'C'dir ve çeşitli ülkeler tarafından geliştirilen yüksek sıcaklık titanyum alaşımları esas olarak alfa tipine yakın titanyum Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si'dir. alaşımlar, bunların tipik örnekleri Birleşik Krallık'ın IMI834'ü, Amerika Birleşik Devletleri'nin Ti-1100'si, Rusya Federasyonu'nun BT36'sı ve ayrıca Çin'in Ti-600, Ti-60 alaşımlarıdır ve benzeri.
Yüksek sıcaklıkların etkisi altında, organizasyondaki değişiklikler ve çökeltilerin morfolojisi ile kanıtlandığı gibi alaşım organizasyonu değişir. Termal stabilite, bir alaşımın özelliklerini yüksek sıcaklıklarda koruma yeteneğini karakterize etmek için kullanılabilir ve alaşımın kullanılabileceği sıcaklığı belirler. Farklı alaşım elementlerinin termal kararlılık üzerinde farklı etkileri vardır, bu nedenle uygun alaşım elementinin seçilmesi gerekir. si, sürünme direncindeki benzersiz rolü nedeniyle yüksek sıcaklık titanyum alaşımlarında vazgeçilmez bir elementtir. Şu anda, 400 derece ve hepsinden önemlisi yüksek sıcaklıktaki titanyum alaşımları Si içerir ve İngiliz IMI834 titanyum alaşımının Si içeriği %0,5'e ulaşırken, Çin'in TG6'sının Si içeriği %0,5'e bile ulaşmıştır. yüksek sıcaklıktaki titanyum alaşımı da %0,4'e ulaştı. Ancak Seagle'ın araştırmasına göre Si, katı çözeltinin güçlendirilmesinde rol oynayan ve aynı zamanda titanyum alaşımı matrisinde veya tane sınırlarında silisitler şeklinde çökelerek alaşımın deformasyon davranışını değiştiren ve etkileyen ötektik B-kararlı bir elementtir. termal kararlılığı. TA1, Ti-0.2Si ve Ti-0.4Si alaşımları, Si elementlerinin çökelme davranışının etkisini açıklığa kavuşturmak amacıyla Si elementlerinin termal kararlılık performansları üzerindeki etkisini incelemek için araştırma nesneleri olarak kullanıldı. termal maruz kalma sırasında termal kararlılık üzerine.
Çözüm
(1) Si elementi, Ti-Si alaşımının tanelerini inceltebilir ve alaşım üzerinde belirgin bir güçlendirme etkisine sahiptir. Si içeriğinin artmasıyla Ti-Si alaşımlarının tane boyutu önemli ölçüde azalır, mukavemeti önemli ölçüde artar ve plastisite azalır; Ti-0.2Si ve Ti-0.4Si alaşımlarının mukavemeti termal maruziyet sürecinde önce artar, sonra azalır, Ti-0.4Si alaşımlarının mukavemeti ise önemli ölçüde azalır ve her iki alaşım da 100 saat boyunca 500 derecede termal maruziyet sonrasında plastisite açısından en kötü olanlardır. Ti-0.4Si alaşımlarının mukavemeti, termal maruziyet sonrasında önemli ölçüde azalır ve Ti-0.4Si alaşımlarının plastikliği, termal maruziyet sonrasında en kötü duruma gelir.
(2) Ti-0.2Si ve Ti-0.4Si alaşımları esas olarak termal maruziyetten sonra çöken TiSi fazlarıdır. Si elementinin ısıya maruz kalma sürecindeki önyargılı difüzyonu, TisSi fazının oluşumunun ana nedenidir ve giderek büyüyen TiSi fazı, alaşım mukavemetinin artmasının ve plastisitenin azalmasının ana nedenidir. 500'C'nin üzerindeki termal maruziyette, büyüyen aglomere TiSi fazı, tane sınırlarının koordinasyonunda bir azalmaya yol açarak Ti-Si alaşımlarının mukavemetinde bir azalmaya neden olur.
(3) TisSi fazının boyutu ve dağılımı alaşımın mukavemetini ve plastisitesini etkiler. Tane boyutundan ve Si atom içeriğinden etkilenen TiSi, Ti-0.2Si ve Ti-0.4Si alaşımlarındaki fazın boyutu ve dağılımında, özellikle Ti{{5}'de önemli bir fark vardır. }.4Si alaşımı tane sınırlarında çökelirken, Ti-0.2Si alaşımlarında tane ve tane sınırları içinde çökelir.