У ваздухопловству, медицинским уређајима, производњи врхунске{0}}опреме и другим пољима, легура титанијума је постала незаменљив кључни материјал због своје одличне чврстоће, отпорности на корозију и лаганих својстава. Одличне перформансе легура титанијума су неодвојиве од прецизне регулације процеса термичке обраде и сложених структурних трансформација које се дешавају током процеса. Данас ћемо ући у основно знање о топлотној обради легуре титанијума и трансформацији ткива, и открити технички код иза овог „свемирског метала“.
Закон механичке трансформације у топлотној обради легура титанијума
Суштина топлотне обраде је да води уредну трансформацију унутрашње структуре легуре титанијума кроз регулацију температуре и брзине хлађења. Од загревања преко хлађења до старења, структура легура титанијума пролази кроз низ сложених промена које директно одређују коначна својства материјала.
1. Процес загревања: "Трио" опоравка, рекристализације и фазног прелаза
Када се загревају, легуре титанијума обично пролазе кроз трансформацију кристалног облика (прелаз између фазе и фазе) истовремено, а ако је у питању хладно-деформисана легура титанијума, она ће такође бити подвргнута процесима опоравка и рекристализације, који заједно обликују микроструктуру након загревања.
(1) Рестаурација и рекристализација: поправити деформисану структуру и оптимизовати структуру зрна
Након хладног рада, легура титанијума има велики број дефеката узрокованих деформацијом (као што су дислокација и празнина), а након загревања до одређене температуре, прво ће доћи до "опоравка": на 450 ~ 640 степени (температура опоравка је нижа од температуре рекристализације), део унутрашњег напрезања се елиминише кроз споро кретање материјала и основни облик дислокације в. непромењена.
Како температура наставља да расте, „рекристализација“ почиње да се дешава: нова изоаксијална зрна без-изобличења-поступно се појављују у деформисаној структури, а ова нова зрна ће постепено заменити деформисана зрна, на крају смањујући тврдоћу материјала и враћајући му пластичност. Карактеристике рекристализације различитих типова легура титанијума су очигледно различите:
• легура титанијума: ограничена способност хладне деформације, зрна која се тешко рафинишу деформацијом и рекристализацијом;
• легура титанијума: јака способност хладне деформације, која може постићи одређени степен префињености зрна кроз деформацију и рекристализацију;
• дуплекс легура титанијума: уз помоћ деформације и рекристализације, не само да може побољшати структуру, већ и додатно побољшати пластичност.
(2) фазни прелаз у фазу: „прекидач температуре“ кристалног облика
Када температура грејања пређе → тачку фазног прелаза, легуре титанијума покрећу кристални прелаз из фазе у фазу. Узимајући чисти титанијум као пример, његова температура фазног прелаза је око 875±5 степени. Вреди напоменути да Бургерсов позициони однос остаје непромењен током ↔ фазног прелаза, што пружа важну основу за подесиву структуру легура титанијума.
2. Процес хлађења: Брзина одређује ткиво, а ткиво одређује перформансе
Брзина хлађења је кључни фактор који утиче на коначну структуру легура титанијума, а под различитим брзинама хлађења, легуре титанијума ће формирати потпуно другачију морфологију микроструктуре, која заузврат показује значајно другачија својства.
(1) Споро хлађење: уредан прелаз, формирајући стабилну фазу
Када се легура титанијума полако хлади од једно-фазног региона до двофазног региона, фаза постепено прелази у фазу, а две стриктно прате Бургерсов однос оријентације: (110) //(0001) ; [111] //[11₂0] . Структура формирана овим уређеним прелазом је веома стабилна, што је погодно за сценарије са високим захтевима за стабилност материјала.
(2) Брзо хлађење: индукујте метастабилну фазу да бисте утрли пут за јачање
Брзо хлађење (као што је гашење водом) може да поремети равнотежни прелазни процес структуре легуре титанијума, што може да изазове мартензитне фазне прелазе, угашено формирање ω фазе, стварање презасићене фазе и заосталу високотемпературну фазу задржавања. Коначни продукти трансформације (као што су ′, ", ω, суперохлађена фаза, метастабилна фаза, презасићена фаза) углавном зависе од садржаја стабилних елемената у легури титанијума, који су "основне сировине" за накнадно јачање старењем.
3. Трансформација старења: метастабилна фаза "трансформације" за постизање скока перформанси
Метастабилна фаза настала брзим хлађењем није стабилна и постепено ће се променити у равнотежну фазу током процеса старења, праћену разградњом метастабилне фазе, разградњом презасићене фазе и другим реакцијама. Овај процес је основни разлог зашто легуре титанијума могу постићи побољшање чврстоће и тврдоће топлотном обрадом, а такође је и кључна карика у трансформацији титанијумских легура из „основног облика“ у „форму високих-перформанси“.
4. Ко-анализа и трансформација: „убица пластике“ на коју треба да водите рачуна
Еутектички прелаз титанијумских легура се обично налази у легурама састављеним од стабилних елемената титанијума и брзих еутектичких легура, што обично доводи до смањења пластичности материјала, што није добро за обраду и сервисне перформансе материјала. Међутим, изотермним третманом ткива након еутектичке трансформације, оно се може трансформисати у не-ламеларно ткиво величине Бејна, што у извесној мери ублажава проблем опадања пластичности.
5. Фазни прелаз изазван стресом-: откључавање „Промена фазе-индуковане пластичности“
Метастабилна фаза ће се трансформисати у мартензитну (нпр. хексагонални мартензит ′, орторомбични мартензит) под напрезањем или напрезањем, процес познат као фазни прелаз-индуковани стресом. Овај прелаз може да произведе „фазни прелаз-индукованог пластичног ефекта“, који значајно побољшава брзину издужења и чврстоћу примену, и гарантује све перформансе чврстог издужења. легуре титанијума у сценаријима под сложеним напрезањима (као што су делови конструкције у ваздухопловству).
