티타늄 합금판의 열처리 공정에 관한 연구

티타늄은 내식성 구조재료로서 항공우주, 석유화학, 제염, 인쇄 및 염색, 제약, 식품, 해수담수화 등에 널리 사용됩니다. 그러나 고온, 고농도의 염화물에서는 순수하게 틈새 부식이 발생합니다. 서비스 수명에 영향을 미치는 티타늄. 고온 및 고농도 염화물에서 순수 티타늄의 틈새 부식 문제를 해결하기 위해 사람들은 새로운 유형의 티타늄 합금 ---Ti-0.2Pd 합금을 개발했습니다. 이 합금은 환원 매체 및 고온 농축 염화물에서 국부 부식에 저항하는 능력을 가지고 있지만 귀금속 팔라듐 첨가로 인해 비용이 높아 적용이 제한되었습니다. -1970년대 중반에는 미국 Titanium Metals Corporation에서 Ti-0.3Mo-0.8Ni 합금을 개발했습니다. 합금은 거의 유형의 티타늄 합금이며 고온에서 틈새 내식성이 우수하고 염화물 농도가 높으며 Ti-0.2Pd 합금[3-4]의 더 높은 비용을 부분적으로 대체할 수 있으며 포함되었습니다. 미국, 영국, 러시아, 일본, 프랑스, ​​독일 등에서 표준을 정하고 산업화 생산에 투입합니다.
1980년대에 중국은 Ti{1}}.3Mo-0.8Ni 합금 재료 가공 및 응용 연구를 시작했지만 우리 표준에도 포함되었습니다(중국의 TA10에 해당). 순수 티타늄에서는 틈새 부식 환경이 적용되어 나타날 수 있습니다. 일례로 1985년 3월 향리염광 진공소금생산 가열실에 적용하였고, 1986년 4월 탕구염전 염화마그네슘 증발조 가열실에 적용하였습니다. 난징 바오타이 특수 재료 회사(Nanjing Baotai Special Materials Company)는 해외 칼륨비료 프로젝트 생산 단위를 위한 티타늄 및 강철 복합 재료 주문을 맡았습니다. 복합 재료 클래딩은 3mm 두께의 TA10 티타늄 합금 시트입니다. GB/T3621-2007 "티타늄 및 티타늄 합금 판" 표준에 따르면 기존 판은 클래스 A 요구 사항을 충족해야 하며 파단 연신율은 18%에 도달할 수 있으며 폭발 용접에 사용되는 후속 판은 다음을 충족해야 합니다. 클래스 B의 요구 사항을 충족하려면 파단 신율이 25% 이상에 도달해야 합니다. 티타늄 합금판 가소성 요구 사항의 폭발 복합 공정의 경우 가소성 지수 요구 사항에 대한 후속 공정을 달성하기 위해 저경도 0 티타늄 스폰지 판의 원료 생산으로 사용할 수 있지만 이는 필연적으로 원자재 비용을 증가시킵니다. . 이 실험은 TA10 티타늄 합금 시트를 준비하기 위해 2 등급 티타늄 스폰지를 원료로 사용하고 TA10 티타늄 합금 시트의 조직 및 특성에 대한 다양한 열처리 시스템 연구를 통해 적절한 열처리 시스템을 탐색하여 TA10 티타늄 합금 시트를 얻습니다. 후속 폭발 복합 공정 TA10 티타늄 합금 시트의 요구 사항을 충족하는 소성 지수.

1개의 실험

1.1 실험 재료는 2개의 스펀지 티타늄, 니켈 - 몰리브덴 중간 합금을 사용하고, 2개의 진공 자체 소비 용융 후 직경 560mm TA10 티타늄 합금 잉곳을 제조하며, 화학 조성은 표 1에 나와 있습니다. 단조에 의한 잉곳 열간 압연된 슬래브를 빌렛, 밀링, 연삭 및 기타 공정으로 만든 다음 1680년 압연기에서 두 번의 불로 압연하여 두께 3.0mm의 판으로 만듭니다. 압연 상태의 TA10 티타늄 합금판 금속 조직 사진에 대한 그림 1은 매우 미세한 스트립 압연 상태 변형 조직의 조직을 보여줍니다. 표 2는 압연 상태 TA10 티타늄 합금 시트의 실온 기계적 특성을 보여줍니다.

1.2 SX2-2.5-10 저항로를 이용한 열처리 열처리 시험, 온도 오차 ± 5°C. TA10 티타늄 합금은 거의 유형의 합금이므로 냉각 속도는 거의 영향을 미치지 않습니다. 조직 및 특성에 따라 어닐링 온도는 일반적으로 +/상 전이점 120-200 ℃ 이하에서 선택해야 합니다. +/상 전이점의 온도는 +/상 전이점입니다. 따라서 열처리 시편을 3.0mm 두께의 열간압연 TA10 티타늄 합금판에 절단하여 서로 다른 온도에서 어닐링하였으며, 어닐링 온도는 550, 600, 650, 700, 750 및 800 ℃, 유지 시간은 30 min, 냉각 방법은 다음과 같다. 공냉식이었다. 적절한 어닐링 온도를 탐색하기 위한 미세 구조 관찰 및 기계적 특성 테스트를 위해 어닐링된 플레이트에서 샘플을 채취했습니다. 어닐링 온도, 서로 다른 유지 시간을 갖는 어닐링 처리에서 유지 시간은 각각 15, 30, 60, 120, 180분이었습니다. 샘플을 채취하여 서로 다른 시간 동안 어닐링 후 판의 미세 구조를 관찰하고 기계적 특성을 테스트하여 최종적으로 얻은 결과를 얻었습니다. 적절한 열처리 시스템.

2 결과 및 논의

2.1 서로 다른 온도 절연 30분 및 공랭 어닐링 처리에 의한 TA10 티타늄 합금 열연판의 조직 및 기계적 특성에 대한 열처리 온도의 영향은 표 3 및 그림 2에 표시되어 있습니다. 표 3, TA10 티타늄 합금 판은 550도 × 30분/AC 어닐링 처리로 인해 가공 경화 현상으로 인해 고강도 강도 및 가소성 불량 현상이 제거되지 않습니다. 제거; 550 ~ 650도 사이에서 열처리 온도가 증가함에 따라 판 가공 경화 현상이 점차 사라지고 인장 강도가 점차 감소하며 소성이 약간 향상됩니다. 650~700도 사이에서 열간압연판의 강도는 거의 변하지 않고 가소성은 크게 향상됩니다. 750~800도 사이에서 열연판의 인장강도는 여전히 변하지 않지만 파단 후 연신율은 감소하여 판재의 소성이 저하됩니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 TA10 티타늄 합금 판은 주회수 공정 아래 700도에서 띠형 조직의 압연 변형 조직이 형성되고, 열처리 온도가 700도로 증가하면 재결정 핵생성과 결정립 성장이 일어난다. . 750도의 열처리 온도에서는 재결정이 기본적으로 완료되고 대부분의 조직이 미세한 등각상으로 형성되지만 여전히 소수의 줄무늬 변형 조직이 존재합니다. 열처리 온도가 800도에 도달하면 일부 입자가 비정상적으로 성장하고 조직이 거칠어진다. 따라서 TA10 티타늄 합금 열연판이 폭발 복합 공정의 판재 소성 요구 사항을 충족하려면 적절한 열처리 온도가 700~750도 사이에서 선택되어야 합니다.

2.2 750 ℃의 열처리 온도를 선택한 실험에서 유지 시간이 판의 조직 및 기계적 성질에 미치는 영향, 이 온도에서 다른 유지 시간의 열처리 후 판의 기계적 성질은 표에 나와 있습니다. 도 4, 미세 구조는 그림 3에 표시됩니다. 표 4에서 볼 수 있듯이 가열 온도가 750도일 때 유지 시간이 길어짐에 따라 TA10 티타늄 합금 판의 인장 강도는 5~10MPa 내에서 크게 변하지 않습니다. 유지 시간이 5 ~ 10MPa이면 TA10 티타늄 합금 판의 인장 강도가 그리 크지 않습니다. ~ 10MPa, 15 ~ 60분 간격의 절연 시간, 절연 시간의 연장에 따라 플레이트 파단 연신율이 상당히 커지고 가소성이 좋아집니다. 절연 시간이 60분을 초과하면 플레이트 파단 연신율이 더욱 뚜렷하게 감소하고 소성이 점차 저하됩니다. 그림 3에서 볼 수 있듯이 TA10 티타늄 합금 판은 15, 30, 60, 120, 180분 어닐링 처리 후 750도에서 초기 판 압연 변형 조직에서 조직이 점차 재결정 핵 생성 및 결정립 성장을 유지하며, 유지 시간이 30분일 때 , 재결정은 기본적으로 완료됩니다(그림 3b 참조). 유지 시간이 60분에 도달하면 전체가 재결정되고 조직이 미세하고 등방성이 균일하며 가소성이 좋습니다. 유지 시간이 60분을 초과하면 플레이트 파손 후 연신율이 더욱 뚜렷하게 감소하고 가소성이 점차 저하됩니다. 조직은 미세하고 균일한 등각 투영 단계입니다(그림 3c 참조). 절연 시간이 계속 연장됨에 따라 변형 구조 및 결정립 성장 제거를 방해하는 기타 요인, 몇 가지 특수 결정립 경계가 빠르게 이동하고[11] 재결정된 결정립 중 일부가 비정상적으로 성장하여 조직이 점차 거칠어집니다.

요약하면, TA10 티타늄 합금 압연 시트 어닐링 처리는 더 나은 조직과 성능을 얻기 위해 효과적으로 대응하려면 특정 온도에 도달해야 합니다. 750도 어닐링 처리와 같이 등축 조직이 좋고 가소성이 좋을 때 얻을 수 있으며, 온도가 계속 상승하면 강도가 상승하고 연신율이 감소합니다. TA10 티타늄 합금 판 어닐링 처리는 유지 시간이 제어되어야 합니다. 그렇지 않으면 재결정된 입자의 성장으로 인해 재료의 가소성에 영향을 미칩니다.

3 결론

(1) 열처리 온도가 600도에 도달하면 TA10 티타늄 합금판의 조직은 좋은 반응을 얻을 수 있지만 소성은 좋지 않습니다. 폭발성 복합재용 티타늄 판의 사용 요구 사항을 충족하기 위해 더 나은 가소성을 얻으려면 더 높은 온도(700~750도)의 열처리를 수행해야 합니다. (2) 열처리 온도가 확실한 경우 유지 시간은 TA10 티타늄 합금판의 강도에 거의 영향을 미치지 않지만 소성은 상당한 영향을 미칩니다. (3) 3mm 두께의 TA10 티타늄 합금 열간 압연 시트의 경우 (700 ~ 750)도 × (30 ~ 60) 분 / AC 어닐링 처리 후보다 균일 한 등축 상과 더 나은 포괄적 인 기계적 특성을 얻을 수 있습니다. 폭발성 복합재 요구 사항에 티타늄 판을 사용합니다.