TC4 Titanyum Alaşımının Mikro Yapısının ve Özelliklerinin Tavlama Yoluyla İyileştirilmesi
Titanyum ve alaşımları düşük yoğunluk, yüksek özgül dayanım ve mükemmel korozyon direnci gibi avantajları nedeniyle havacılık, otomotiv, kimya ve denizcilik endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.TC4titanyum alaşımı, Ti-Al-V sisteminin tipik + çift-fazlı ısıyla-güçlendirilmiş titanyum alaşımına ait olan %6 -faz stabilizasyon elemanı Al ve %4 -faz stabilizasyon elemanı V içerir. İyi mekanik özelliklere ve işlenebilirliğe sahiptir ve insanlar tarafından giderek daha fazla tercih edilen çubuklar, profiller, levhalar ve dövme parçalar gibi yarı mamul ürünlere işlenebilir.
Şu anda yurt içi araştırmalar temel olarak TC4 titanyum alaşımının yüksek-sıcaklık özelliklerine, sürünme özelliklerine ve termal kararlılığına odaklanmaktadır, ancak makul ısıl işlem süreçleri yoluyla pratik performansını optimize etmeye yönelik nispeten az araştırma bulunmaktadır. Bu makale, önemli teorik ve pratik öneme sahip olan TC4 titanyum alaşımlı levhaları farklı ısıl işlem süreçlerine tabi tutarak ısıl işlem işlemlerinin malzemenin mikro yapısı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisini incelemektedir.
İlk olarak, titanyum sünger, yüksek-saflıkta alüminyum (%99,99) ve alüminyum-vanadyum alaşımı, elektromanyetik karıştırma ve argon koruması altında vakumlu, su-soğutmalı bakır potalı, tüketilemez-ark ocağında eritildi. Eritme sonrası alaşım bileşimi (kütle fraksiyonuna göre, %) şu şekildeydi: 6,29Al, 4,14V, 0,029Fe, 0,023C, 0,19O, geri kalanı Ti'dir. Numunelerin kimyasal bileşiminin tekdüzeliğini sağlamak için, TC4 titanyum alaşımlı çubuklar, üçlü yeniden eritme ve 3 mm kalınlığında titanyum levhalara haddeleme ve ardından 650 derecede 4 saat süreyle gerilim giderme tavlaması yoluyla hazırlandı. Daha sonra tavlanan saclar mikroyapı gözlem numuneleri ve çekme testi numuneleri halinde işlenerek aşağıdaki üç farklı ısıl işlem prosesine tabi tutuldu:
1. Tavlama işlemi: 790 derece ×3 saat, fırın soğutma.
2. Çözelti söndürme: 980 derece ×1 saat, suyla soğutma.
3. Çözelti yaşlandırma: 980 derece ×1 saat, suyla soğutma + 580 derece ×8 saat, fırın soğutma.
Isıl işlemden sonra numunelerin tümü mikro yapı analizine ve çekme özelliği testine tabi tutuldu.
Isıl İşlemin TC4 Titanyum Alaşımının Mikro Yapısı ve Özellikleri Üzerindeki Etkisi
1. Tavlama tedavisi
Tavlama sonrasında malzemenin her iki fazında da yeniden kristalleşme meydana gelir. -fazının yeniden kristalleşmesi, deforme olmuş matriste çokgen küçük taneciklerin çökelmesiyle meydana gelir; yeniden kristalleşmiş -faz, ikincil -fazı hızlandırır. Nihai mikro yapı, genel olarak tekdüze bir mikro yapıya sahip, -faz dönüşümünün matrisi üzerinde düzgün bir şekilde dağıtılmış bir -fazı sunar. Tavlama iç gerilimi ortadan kaldırır, plastisiteyi ve mikro yapısal stabiliteyi artırır, ancak mukavemet ve sertliğin azalmasına yol açar.
2. Çözüm söndürme
Çözelti söndürüldükten sonra, -lamellerin en boy oranı önemli ölçüde azalır, düz -lameller bükülür ve sürekli -faz arayüzü yok edilir, katmanlı veya sepet-örgü -fazı oluşturulur. Yüksek-sıcaklık bölgesinden gelen hızlı soğuma nedeniyle, -fazının tamamen -fazına dönüşmesi için yeterli zamanı yoktur, bu da yarı kararlı bir -fazının oluşmasıyla sonuçlanır. Oda sıcaklığında, mikro yapı temel olarak martensitik '' ve yarı kararlı -fazdan oluşur; bu, artan mukavemet ve sertlik gösterir, ancak süneklikte önemli bir azalma gösterir.
3. Çözüm yaşlanması
Çözelti yaşlanmasından sonra, martensitik '' ve yarı kararlı -fazın bir kısmı ayrışır ve kararlı, dağınık -faza ve -faza dönüşür. Tavlamayla karşılaştırıldığında, yaşlanma sonrasında mukavemet ve sertlik daha da artar, ancak süneklik biraz azalır. Kapsamlı analiz sayesinde çözelti yaşlandırma süreci, titanyum alaşımının kapsamlı özelliklerini geliştirir.
Çözüm
Farklı ısıl işlem süreçleri yoluyla TC4 titanyum alaşımlı levhalar üzerinde yapılan araştırmalar şunları göstermektedir:
● Tavlama işlemi plastisiteyi ve mikroyapısal stabiliteyi artırabilir, ancak mukavemeti ve sertliği azaltır.
● Solüsyonla söndürme, mukavemeti ve sertliği önemli ölçüde artırır, ancak sünekliği önemli ölçüde azaltır.
● Çözeltide yaşlandırma, bir dereceye kadar dayanıklılık, sertlik ve süneklik gereksinimlerini dengeleyerek malzemenin kapsamlı özelliklerini önemli ölçüde geliştirir.
Isıl işlem proseslerinin makul seçimi, TC4 titanyum alaşımının mekanik özelliklerinin optimize edilmesi ve havacılık gibi yüksek-performans alanlarındaki uygulamaları için teknik destek sağlanması açısından büyük önem taşımaktadır.
