Hva er effekten av den kledde rulleprosessen på Gr5 titanlegeringsplater?

 

Som en typisk + dupleks titanlegering,Gr5 titanlegering (Ti-6Al-4V)drar nytte av kledningen og rullingen teknologi. Denne teknologien bruker et metallkledningslag for å forbedre jevnheten til rullekraften, og løser effektivt kantsprekkeproblemet under stor reduksjonsbehandling av titanlegering. Det gir en gjennomførbar vei for høy-preparering av ark med forskjellige tykkelser. Det 0,5 mm ultra-tynne arket brukes ofte i presisjonskomponenter og medisinske implantater, mens det 3,0 mm middels-tykke arket for det meste brukes i strukturelle-lastbærende deler. Under klednings- og valseprosessen utforsker denne studien mikrostrukturens utviklingslov og forskjeller i mekaniske egenskaper for 0,5 mm og 3,0 mm Gr5 titanlegeringsplater, og avslører den iboende korrelasjonen mellom tykkelsesparametere og prosessytelse.

 

 

1. Råvarer og prøveforberedelse

Ingots av industri-grad Gr5 titanlegering ble valgt for eksperimentet. Deres viktigste kjemiske sammensetninger (massefraksjon) er: Al 5,8 %, V 4,2 %, Fe 0,15 %, O 0,12 %, og resten er Ti, som oppfyller kravene i ASTM B348-standarden. Etter homogeniseringsgløding ved 1050 grader (område) i 4 timer, ble blokken smidd til et 15 mm-tykt varmt-emne. Q235 stålplate (2 mm tykk) ble brukt som kledningsmateriale. Argonbuesveising ble brukt til å sette sammen og sveise titanlegeringsemnet og kledningsstålplaten til en lukket laminert rullende pakke, og sikret at titanlegeringen ikke kommer i direkte kontakt med luften under valseprosessen for å unngå oksidasjonsforurensning.

Differensierte valseprosesser for de to måltykkelsene:

 

• 3,0 mm ark: Den kledde valsepakken ble oppvarmet og isolert ved 930 grader (middels temperaturseksjon av + dupleksområdet) i 2 timer, varm-valset til 3,5 mm i en enkelt varme, deretter utsatt for rekrystalliseringsgløding ved 800 grader i 1 time for å fjerne valsingsspenning og forfine strukturen til den{8} kaldvalsen til slutt, til den endelige tykkelsen. 3,0 mm gjennom 2 passeringer med en reduksjonshastighet for kaldvalsing på ca. 14 %.
• 0,5 mm ark: Ved bruk av 3,0 mm ark som mellomemne, etter overflatesprengning, ble kaldvalsing ved romtemperatur tatt i bruk for å nå måltykkelsen gjennom 20 omganger med progressiv valsing med en total reduksjonshastighet på 83 %. Lav-avspenningsgløding ved 650 grader i 30 minutter ble utført hver 5. omgang for å forhindre sprekker under rulling.

 

Begge tykkelsene på arkene ble til slutt utsatt for vakuumgløding ved 650 grader i 1 time for å eliminere den endelige kaldarbeidsbelastningen og sikre strukturell stabilitet.

 

2.Testmetoder

Testutstyr :OM&TEM

 

Mikrostrukturkarakterisering ble utført ved bruk av OLYMPUS GX71 optisk mikroskop (OM) og FEI Tecnai G2 F20 transmisjonselektronmikroskop (TEM). Etter sliping og polering ble prøvene etset med Krolls reagens (HF:HNO₃:H₂O=1:3:10) i 5-8 sekunder for å vise den metallografiske strukturen. TEM-prøver ble fremstilt ved dobbel spray-elektrolytisk polering med en arbeidsvæske av metanol:salpetersyre=3:1 ved -20 grader.

Mekaniske egenskapstester ble utført i samsvar med ASTM E8/E8M-standarder på en Instron 5969 universell testmaskin for strekktester ved romtemperatur med en strekkhastighet på 2 mm/min. Det ble tatt tre parallelle prøver for hver tykkelse, og gjennomsnittsverdien ble brukt som sluttresultat. Mikrohardhet ble testet med en ZWICK/Roell ZHV30 Vickers hardhetstester med en belastning på 100g og en holdetid på 15s. Ti punkter ble testet for hver prøve, og gjennomsnittsverdien ble tatt etter å ha fjernet maksimums- og minimumsverdiene.

 

 

1. Makrostruktur og kornstørrelse

Begge tykkelsene på titanlegeringsplater har en + dupleksstruktur, men det er betydelige forskjeller i kornstørrelse, fasefordeling og formasjonsmekanisme på grunn av tykkelse (forskjeller i prosessteknologi).

 

mikrografiske bilder om 0,5 mm og 3,0 mm titanplater

 

Parameter	3,0 mm middels-tykt ark	0,5 mm Ultra-tynt ark
Kornstørrelse	8–12 μm (grov likeakset)	2–5 μm (ultra-fin)
Fasefordeling	Diskontinuerlig (Strips/øyer)	Kontinuerlig (nettverk + spredte nedbørsmengder)
Kjernemekanisme	Middels-temperatur varmvalsing + moderat kaldvalsing	Stor reduksjon kaldvalsing + lav-temperaturgløding

 

2.Sammenligning av mekaniske egenskaper

Arktykkelse (mm)	Strekkstyrke Rm (MPa)	Yield Strength Rp0,2 (MPa)	Forlengelse etter brudd A (%)	Mikrohardhet HV
3.0	898	840	17.7	260
0.5	1035	980	16.5	320
Ytelsesforbedringsrate (%)	15.2	16.7	-1.2	23.1

 

 

Den kledde valseprosessen kan effektivt forberede-høyytelses Gr5 titanlegeringsplater. Det er betydelige forskjeller i mikrostrukturen og de mekaniske egenskapene til ark med forskjellige tykkelser: det 3,0 mm middels-tykke arket har en likeakset +strimmelstruktur med en kornstørrelse på 8-12μm, en romtemperaturstrekkstyrke på 898MPa og en forlengelse etter brudd på 17,7 %; det 0,5 mm ultra-tynne arket danner en ultrafin +nettverksstruktur med en kornstørrelse på 2-5 μm, strekkstyrken økes til 1035 MPa, og forlengelsen etter brudd opprettholdes på 16,5 %, og oppnår en god kombinasjon av høy styrke og høy plastisitet.

 

Tykkelse-dominert rulledeformasjon og prosessparametere er kjernen i mikrostrukturkontroll: den kombinerte prosessen med stor reduksjon i kaldvalsing og segmentert gløding er nøkkelen til å oppnå ultra-kornforfining av 0,5 mm arket, mens middels-temperatur varmvalsing og liten reduksjon kaldvalsing bestemmer aksens0 mms karakteristiske karakteristiske grove korn. ark; kledningslaget spiller en rolle i å forbedre deformasjonsensartetheten og hindre defektgenerering ved fremstilling av begge tykkelsene på arkene.

 

Det 3,0 mm middels -tykke arket, med god plastisitet og moderat styrke, er egnet for -lastbærende komponenter som strukturelle deler til luftfart og maritime rørledninger; det 0,5 mm ultra-tynne arket, med sin utmerkede spesifikke styrke og dimensjonsnøyaktighet, kan brukes i høye-områder som medisinske implantater (f.eks. kunstige leddforinger) og lette komponenter i fly-motorblader.