アニーリングによるTC4チタン合金の微細構造と特性の改善
チタンとその合金は、低密度、高比強度、優れた耐食性などの利点により、航空宇宙、自動車、化学、海洋産業で広く使用されています。TC4チタン合金には、6%の-相安定化元素Alと4%の-相安定化元素Vが含まれており、Ti-Al-V系の典型的な+二重-相熱-強化チタン合金に属します。優れた機械的特性と加工性を備えており、棒、形材、板、鍛造品などの半製品に加工することができ、人々の支持が高まっています。{10}
現在、国内の研究は主に TC4 チタン合金の高温特性、クリープ特性、熱安定性に焦点を当てていますが、合理的な熱処理プロセスを通じてその実用的な性能を最適化することに関する研究はまだ比較的少ないです。{0}この論文では、TC4 チタン合金シートにさまざまな熱処理プロセスを施すことにより、材料の微細構造と機械的特性に及ぼす熱処理プロセスの影響を研究しています。これは重要な理論的および実用的意義があります。
まず、スポンジチタン、-高純度アルミニウム (99.99%)、およびアルミニウム-バナジウム合金を、真空水冷-銅るつぼ非消耗品アーク炉内で、電磁撹拌とアルゴン保護下で溶解しました。溶解後の合金組成（質量分率、％）は、６．２９Ａｌ、４．１４Ｖ、０．０２９Ｆｅ、０．０２３Ｃ、０．１９Ｏであり、残りはＴｉであった。サンプルの化学組成の均一性を確保するために、TC4 チタン合金棒を 3 回再溶解して厚さ 3 mm のチタンシートに圧延し、その後 650 度で 4 時間応力除去焼きなましを行うことによって準備しました。-。続いて、焼鈍した板を組織観察用サンプルと引張試験用サンプルに加工し、以下の3種類の熱処理を行った。
1. アニール処理：790度×3時間、炉冷。
2. 溶体化焼入れ：980度×1時間、水冷。
3. 溶液時効：980度×1時間、水冷+ 580度×8時間、炉冷。
熱処理後のサンプルはすべて微細構造分析と引張特性試験を実施しました。
TC4チタン合金の微細構造と特性に対する熱処理の影響
1. アニール処理
焼きなまし後、材料の両方の相で再結晶化が発生します。 - 相の再結晶が起こり、変形したマトリックス中に多角形の小さな粒子が析出します。再結晶化した-相は二次-相を析出させます。最終的な微細構造は、- 相変態のマトリックス上に均一に分布した - 相を示し、全体的に均一な微細構造を持ちます。アニーリングにより内部応力が除去され、可塑性と微細構造の安定性が向上しますが、強度と硬度の低下につながります。
2. 溶液急冷
溶液急冷後、-ラメラのアスペクト比は大幅に減少し、真っ直ぐな-ラメラはねじれ、連続した-相界面が破壊され、ラメラ-またはバスケット織り-相が形成されます。高温領域からの急速な冷却により、- 相は完全に - 相に変態するのに十分な時間がなくなり、準安定 - 相が形成されます。室温では、微細構造は主にマルテンサイト相と準安定な - 相で構成され、強度と硬度が増加しますが、延性は大幅に低下します。
3. 溶液の老化
溶液時効後、マルテンサイト相と準安定 - 相の一部が分解し、安定な分散 - 相と - 相に変化します。焼鈍と比較して、時効後は強度と硬度がさらに向上しますが、延性はわずかに低下します。包括的な分析を通じて、溶液時効プロセスはチタン合金の総合的な特性を向上させます。
結論
さまざまな熱処理プロセスによる TC4 チタン合金シートの研究により、次のことがわかりました。
● アニーリング処理により、可塑性と微細構造の安定性が向上しますが、強度と硬度が低下します。
●溶体化焼入れにより強度と硬度は大幅に向上しますが、延性は大幅に低下します。
● 溶液時効により、強度、硬度、延性の要件のバランスがある程度取れ、材料の総合的な特性が大幅に向上します。
熱処理プロセスの合理的な選択は、TC4 チタン合金の機械的特性を最適化する上で非常に重要であり、航空宇宙などの高性能分野での応用に対する技術サポートを提供します。-
