Razvoj mikrostrukture in optimizacija lastnosti vroče valjane pločevine iz titanove zlitine TA10

V ekstremnih delovnih okoljih, kot so petrokemična, ladjedelniška, jedrska energetika in pomorska okolja, se materiali soočajo z več izzivi, kot so visoka temperatura, visok tlak in močna korozija, kar postavlja visoke zahteve glede celovite učinkovitosti materialov, zlasti odpornosti proti koroziji. Titan in titanove zlitine izstopajo po nizki gostoti, visoki trdnosti, visoki žilavosti in odlični odpornosti proti koroziji ter so postali ključni materiali na teh področjih. Vendar pa je treba še izboljšati korozijsko odpornost titanovih zlitin pod določenimi pogoji, kot je odpornost proti koroziji z zmanjšanjem kislin in korozija v razpokah. Iz tega razloga je bila razvita titanova zlitina TA10 (Ti-0.3Mo-0.8Ni), ki ne vsebuje redkih kovin, ima odlično obdelovalnost in ima odlično odpornost na redukcijske kisline, visoke temperature kloridna korozija in špranjska korozija ter se pogosto uporablja na številnih pomembnih področjih.
Kljub številnim prednostim titanove zlitine TA10 je njena visoka cena še vedno glavni dejavnik, ki omejuje njeno široko uporabo. To je predvsem posledica visokih stroškov surovin iz titanove gobe, zapletenosti postopka večkratnega vakuumskega taljenja in dolgega toka obdelave. Da bi zmanjšali stroške in izboljšali učinkovitost proizvodnje, je uporaba taljenja z elektronskim žarkom v kombinaciji s tehnologijo vročega valjanja za pripravo trakov iz titanove zlitine TA10 postala inovativen proizvodni proces. Ta proces ne samo bistveno skrajša tok obdelave, ampak tudi poveča donos in zmanjša skupne stroške.

Pred kratkim sta Tehnološka univerza Shenyang in Inštitut za kovine Kitajske akademije znanosti ter raziskovalna skupina Yunnan Titanium Industry v reviji "posebno litje in neželezne zlitine" objavila najnovejše rezultate raziskav, poglobljeno razpravo o 930-stopinjskem vročem valjanju na mikrostrukturo plošče iz titanove zlitine TA10 in mehanske lastnosti udarca pri sobni temperaturi. Študija kaže, da postopek vročega valjanja učinkovito izboljša mikrostrukturo titanove zlitine TA10 in tvori kompleksno strukturo, sestavljeno iz matrike, delcev Ti2Ni na mejah zrn in delcev fine faze, ki so difuzno porazdeljeni znotraj matrike. Ta značilnost mikrostrukture ne le poveča korozijsko odpornost materiala, ampak povzroči tudi, da njegove mehanske lastnosti kažejo močno anizotropijo, zlasti v prečni smeri, Youngov modul, meja tečenja in natezna trdnost so boljši od smeri valjanja.
Pregled raziskovalne metodologije:
Priprava materiala: plošče zlitine Ti-0.3Mo-0.8Ni so bile topljene v peči z hladilnim slojem z elektronskim žarkom, čemur je sledila antioksidacijska obdelava in predgretje na 930 stopinj za držanje ter končno valjane v plošče z debelino 3 mm z vročim valjarjem 1450 mm.
Analiza mikrostrukture: Z uporabo metalurškega mikroskopa, vrstičnega elektronskega mikroskopa in transmisijskega elektronskega mikroskopa, v kombinaciji z elementarno analizo EDS, smo opazovali in podrobno analizirali mikrostrukturo litih in valjanih plošč.
Preizkušanje mehanskih lastnosti: Pripravite natezne vzorce po standardnih metodah in preizkusite mehanske lastnosti pri sobni temperaturi na elektronski napravi za natezno preskušanje, vključno z mejo tečenja, natezno trdnostjo in drugimi ključnimi indikatorji.
Poudarki rezultatov raziskave:
Postopek vročega valjanja znatno izboljša mikrostrukturo titanove zlitine TA10, prečisti zrna in spodbuja difuzno porazdelitev delcev -faze.
Valjana pločevina ima odlične prečne mehanske lastnosti, kar zagotavlja močno oporo za nanašanje materiala v različnih smereh.
Študija razkriva intrinzično povezavo med mikrostrukturo in mehanskimi lastnostmi, kar zagotavlja znanstveno osnovo za nadaljnjo optimizacijo in uporabo titanove zlitine TA10.
Če povzamemo, študija razvoja mikrostrukture in optimizacije lastnosti vroče valjane pločevine iz titanove zlitine TA10 ne zagotavlja samo nove ideje za poceni in visoko učinkovito pripravo materialov iz titanove zlitine, temveč tudi postavlja trdne temelje za izboljšanje celovito delovanje materiala v ekstremnem servisnem okolju.