Вплив параметрів процесу гарячого ізостатичного пресування на організацію та властивості титанового сплаву ТА15

Титановий сплав TA15 — це різновид титанового сплаву з високим вмістом алюмінію, майже альфа-титанового сплаву, незалежно розробленого Китаєм, який можна використовувати для довготривалої служби при 540 градусах. Його номінальний склад – Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V. Сплав має відмінну стійкість до повзучості, стійкість до корозії та зварювальні властивості, і широко використовується у виробництві структурних деталей для різних типів літаків, двигунів і ракет. Технологія гарячого ізостатичного пресування в порошковій металургії може реалізувати інтегроване формування титанового сплаву, його тонкі кристали та відсутність сегрегаційних характеристик можуть зробити деталі для отримання чудових організаційних властивостей, щоб уникнути плавлення та розливу, відкритого кування заготовок та інших високоенергетичних процесів через наближення до чистоти може значно підвищити коефіцієнт використання титанового сплаву.

Дослідження гарячого ізостатичного пресування титанового сплаву TA15 в основному зосереджено на двох аспектах, з одного боку, як засіб усунення внутрішніх металургійних дефектів лиття сплаву TA15, вивчення різних станів гарячого ізостатичного пресування властивостей сплаву ZTA15 та організації закону зміна; з іншого боку, використання методу порошкової металургії для приготування сплаву TA15, порошкового титанового сплаву TA15 через процес гарячого ізостатичного пресування, вивчення еволюції організації та зміни продуктивності. Вивчення еволюції його організації та змін продуктивності. На даний момент є кілька повідомлень про систематичні дослідження впливу параметрів гарячого ізостатичного пресування на організацію та властивості.

У цьому дослідженні метод контрольованої змінної використовується для проведення випробувань ізостатичним гарячим пресуванням при високій температурі та високому тиску на порошках титанового сплаву TA15 з однаковим діапазоном розмірів частинок, вибираючи різні температури навантаження термічного з’єднання, час витримки та значення тиску, а також характеристику мікроструктури сплавів та визначення середнього розміру зерен, отримати вплив зв’язку температури та тиску на еволюцію мікроструктури та властивості порошків титанового сплаву, а також отримати результати еволюції мікроструктури та властивостей порошків при різних температурах. , тиск і час витримки. Отримано еволюцію мікроструктури та криві продуктивності порошкоподібного титанового сплаву за різних умов температури, тиску та часу витримки, щоб забезпечити еталон для розробки гарячих ізостатичних формувальних деталей зі сплаву TA15 для аерокосмічного застосування.

Використовується оригінальний сферичний розпилений порошок титанового сплаву TA15, конкретний склад наведено в таблиці 1, сферичність більше або дорівнює 99%, і використовується гільза з вуглецевої сталі, розмір якої становить ϕ60 мм × 100 мм, порошок рівномірно заповнюється в рукав з вуглецевої сталі, і на циліндричній рукаві виконується зварювання ущільнень, температура нагріву зварювального ущільнення становить 600 градусів, а вакуум досягається до {{6 }}Па. Ущільнювальна зварна втулка піддається випробуванню на пресування в печі для гарячого ізостатичного пресування, і відповідно визначаються температура, час витримки, тиск і три набори умов випробування, такі як температура, тиск і час витримки. Після герметизації та зварювання конверт пресували в гарячій ізостатичній пресовій печі, і проводили випробування за температурою, часом витримки, тиском і трьома наборами параметрів: (1) температура була встановлена ​​на 910 градусів, 930 градусів і 950 градус , час був 180 хв, а тиск 130 МПа; (2) тиск було встановлено на 110 градусів, 130 градусів і 150 МПа, а час становив 180 хвилин; (3) час було встановлено на 90 градусів, 180 хвилин і 240 хвилин, а температура була встановлена ​​на 930 градусів, а тиск становив 130 МПа. Для спостереження та характеристики мікроструктури та морфології сплаву TA15 використовувався скануючий електронний мікроскоп JSM-6630LV, а за допомогою програмного забезпечення IPP проводилися статистичні дані та аналіз відстані між планками та вмісту рівновісного зерна, а також механічні властивості сплаву зразки були випробувані механічним тестером 5887-E2-GE з навантаженням понад 500 Н і швидкістю розтягування 0.45-4.5 мм/хв, а результати випробувань були взяті з п’яти зразки з навантаженням понад 500 Н і швидкістю розтягування 0.45-4.5 мм/хв, і результати випробувань були взяті для п’яти зразків з навантаженням більше 500 Н. Результати випробувань усереднювали по 5 зразкам.
Висновок

(1) Міцність на розрив і межа текучості сплаву TA15 показують зміну збільшення, а потім зменшення зі збільшенням тиску в печі, часу витримки та температури, тоді як подовження та усадка перерізу демонструють тенденцію до зменшення, а потім до збільшення зі збільшенням тиск і час, і зменшується з підвищенням температури.

(2) Коли процес гарячого ізостатичного пресування становить 930 градусів × 130 МПа × 3 год, сплав TA15 є типовою мережевою організацією кошика, з низьким вмістом відстаней між планками та рівноосьовими зернами та механічними властивостями заготовки, отриманої зі сплаву TA15, при кімнатній температурі. може досягати рівня однорідних поковок із середнім значенням міцності на розрив до 952,3 МПа, середнім значенням відносного подовження до 17,1 % і межею текучості 866.3 МПа з усадкою перерізу 47,9%. Середнє значення міцності на розрив становить до 952,3 МПа, середнє значення подовження - до 17,1%, межа текучості - 866,3 МПа і усадка перетину - 47,9%.