Efeito do processo de extrusão a quente na microestrutura e nas propriedades mecânicas do tubo de liga de titânio TA15

A composição química nominal da liga de titânio TA15 é Ti-6.5AI-2Zr-1Mo-1V. É uma liga de alfa-titânio desenvolvida com sucesso pela antiga União Soviética em meados dos anos-1960. A marca é BT20. Esta liga é atualmente usada como uma liga típica de titânio quase alfa com duas características. A temperatura ambiente média, a resistência e a resistência a altas temperaturas da liga de titânio de fase são superiores às da liga Ti-6AL-4V, com boa estabilidade térmica e desempenho de soldagem, maior resistência específica, resistência à fluência e corrosão resistência. Pode ser usado por até 3.000 horas em um ambiente abaixo de 5.500 graus. Devido à sua boa processabilidade, é amplamente transformado em placas, barras, peças forjadas, peças forjadas, tubos, perfis e outros produtos. É amplamente utilizado em peças estruturais de alto desempenho no campo aeroespacial, portanto, a liga TA15 tem boas propriedades de temperatura ambiente e também deve ter boas propriedades de alta temperatura. Neste artigo, foram estudadas as propriedades mecânicas de tubos extrudados de liga de titânio φ170mm×30nn×LTA15 formados por diferentes técnicas de extrusão a quente e processamento em diferentes temperaturas. Análises e pesquisas microestruturais são conduzidas para analisar o impacto de diferentes processos de extrusão a quente e da estrutura do tubo moldado em suas propriedades mecânicas.

Fornece uma base teórica para o processo de produção de tubos em branco de liga de titânio TA15.

1. Materiais e métodos experimentais

（1）Materiais experimentais A liga TA15 usada no experimento é esponja de primeira qualidade Ti, fio AI industrial puro e chips de zircônio e liga mestre de alumínio-vanádio como matéria-prima. É realizado em um forno elétrico a arco consumível a vácuo de três tempos. A especificação do lingote é φ700mm×L. A Tabela 1 é a composição química da liga.

（2） método experimental

O tarugo foi forjado 6 vezes em uma prensa hidráulica de 3150t e as especificações do produto final foram φ220×650mm. Foi extrudado em prensa hidráulica de 315t. As temperaturas de extrusão foram de 950 graus e 1.050 graus, e o tempo de espera foi de 60 minutos. As especificações do tubo em bruto acabado foram: φ170mm×30mm×L. Use um forno de resistência para 750 graus /2h, processamento de retorno CA, use uma máquina EDM de fio para cortar amostras metalográficas e de tração do tubo de liga em branco e use HFHN03:H20 para corrosão 1:3:10 para análise de microestrutura e use OLYMPUSPMG3 Observe com um microscópio metalográfico e as amostras de tração de temperatura são conduzidas de acordo com GB/T228.1-2010. Amostras de tração em alta temperatura são conduzidas de acordo com GB/T4338-2006. As temperaturas do teste de tração foram 25 graus, 100 graus, 200 graus, 300 graus, 400 graus e 500 graus, respectivamente. O teste de tração foi realizado em uma máquina de tração TC-12-031.

2.resultados e análises

（1） Análise de microestrutura em diferentes temperaturas de extrusão a quente

A Figura 1 mostra a estrutura aparente do tubo de liga TA15 φ17mm×30mm×L sob diferentes temperaturas de extrusão a quente. A temperatura de aquecimento de 950 graus está na parte superior da zona bifásica e o tempo de espera é de 60 minutos. O tecido obtido após a extrusão é isométrico. A estrutura + bifásica pode ser considerada uma estrutura de dois estados, com média de 14,5 μm até o momento. Na estrutura de transformação, as ripas são distribuídas de forma entrelaçada ou agrupada. A espessura das ripas é de cerca de 35 μm. A temperatura de aquecimento é de 1050 graus, que pertence à fase. Na área de processamento, o tempo de espera é de 60 minutos. A estrutura obtida após a extrusão é uma estrutura processada, que é uma estrutura lamelar. O tamanho dos grãos iniciais é de cerca de 445 μm, a largura da fase no limite do grão é de cerca de 1,5 μm e a espessura das lamelas distribuídas nos grãos é de 2,5 μm, e a fase local parece ter cerca de 60 μm de largura. As formas são agrupadas e dispostas lado a lado na mesma direção.

（2） Análise de desempenho em alta temperatura em diferentes temperaturas de extrusão a quente

Conforme mostrado na figura, são as propriedades mecânicas de alta temperatura do tubo de liga TA15 φ17mm×30mm×L sob diferentes condições de temperatura de extrusão a quente. Como pode ser visto na Figura 2, as propriedades mecânicas à temperatura ambiente do tubo de liga TA15 são obtidas por extrusão a 950 graus, com resistência à tração de 980MPa e alongamento de 12,5%. Comparando a figura acima, a estrutura de dois estados é obtida por extrusão a 950 graus. Sua temperatura ambiente e propriedades mecânicas de alta temperatura são inferiores às da estrutura lamelar obtida por extrusão a 1050 graus. Como pode ser visto na Figura 2, à medida que a temperatura experimental aumenta, a resistência à tração e a resistência ao escoamento dos dois estados do tecido mostram uma tendência decrescente óbvia. A comparação mostra que a curva de tração em alta temperatura do tubo extrudado de liga de titânio TA15 com estrutura de estado duplo é mais íngreme, enquanto a estrutura lamelar é relativamente suave. Isso mostra que a extrusão na região de fase possui propriedades mecânicas de alta temperatura mais altas.

Exibição de conclusão

A estrutura do tubo de liga de titânio TA15 obtido em diferentes temperaturas de extrusão tem um impacto significativo em suas propriedades mecânicas em alta temperatura. As propriedades mecânicas de alta temperatura da estrutura lamelar do tubo de liga TA15 extrudado na zona de fase beta são superiores às da estrutura bifásica de dois estados.

Referências: Sha Aixue, Li Xingwu, Chu Junpeng. Recozimento comum de liga de titânio TA15.

Metais Raros 200327213-215 Cao Jingxia, Fang Bo, Huang Xu, etc.

Efeito da microestrutura nas propriedades mecânicas da liga de titânio TA15.

Rare Metals 200428:362-364 Wang Bin, Guo Hongzhen, Yao Zekun, etc. Efeito dos parâmetros de prensagem a quente na tensão de fluxo e na microestrutura da liga TA15.

Tecnologia de Forjamento 2006;106-109 Zhang Jingyu, Yang Yanqing, Chen Yan, et al.

Efeito do recozimento na estrutura e propriedades da liga de titânio TA15.

Tratamento térmico de metais 200328:46-48