تحسين البنية المجهرية وخواص سبائك التيتانيوم TC4 من خلال التلدين
يستخدم التيتانيوم وسبائكه على نطاق واسع في الصناعات الفضائية والسيارات والكيميائية والبحرية نظرًا لمزاياها مثل الكثافة المنخفضة والقوة النوعية العالية والمقاومة الممتازة للتآكل.TC4تحتوي سبائك التيتانيوم على 6% من - عنصر تثبيت الطور Al و4% من - عنصر تثبيت الطور V، الذي ينتمي إلى سبيكة التيتانيوم النموذجية + المزدوجة -الحرارة- المعززة لنظام Ti-Al-V. فهو يتمتع بخصائص ميكانيكية وقابلية معالجة جيدة، ويمكن معالجته إلى{10}منتجات نصف نهائية مثل القضبان والمقاطع الجانبية والصفائح والمطروقات، والتي يفضلها الناس بشكل متزايد.
في الوقت الحالي، تركز الأبحاث المحلية بشكل أساسي على خصائص درجات الحرارة المرتفعة{{0}، وخصائص الزحف، والثبات الحراري لسبائك التيتانيوم TC4، ولكن لا يزال هناك القليل نسبيًا من الأبحاث حول تحسين أدائها العملي من خلال عمليات المعالجة الحرارية المعقولة. يدرس هذا البحث تأثير عمليات المعالجة الحرارية على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية للمادة من خلال إخضاع صفائح سبائك التيتانيوم TC4 لعمليات المعالجة الحرارية المختلفة، والتي لها أهمية نظرية وعملية هامة.
أولاً، تم صهر إسفنجة التيتانيوم،-الألومنيوم عالي النقاء (99.99%)، وسبائك الفاناديوم-الألمنيوم في ماء فراغي-بوتقة نحاسية مبردة غير-فرن قوس مستهلك تحت التحريك الكهرومغناطيسي وحماية الأرجون. كان تكوين السبيكة بعد الصهر (بنسبة الكتلة، %) هو: 6.29Al، 4.14V، 0.029Fe، 0.023C، 0.19O، والباقي هو Ti. لضمان توحيد التركيب الكيميائي للعينات، تم تحضير قضبان سبائك التيتانيوم TC4 عن طريق إعادة الصهر الثلاثي والدحرجة في صفائح تيتانيوم بسمك 3 مم، يليها التلدين بالإجهاد عند 650 درجة لمدة 4 ساعات. بعد ذلك، تمت معالجة الصفائح الملدنة في عينات مراقبة البنية المجهرية وعينات اختبار الشد، وتم إخضاعها لعمليات المعالجة الحرارية الثلاث المختلفة التالية:
1. معالجة التلدين: 790 درجة × 3 ساعات، تبريد الفرن.
2. تبريد المحلول: 980 درجة × 1 ساعة، تبريد الماء.
3. عمر المحلول: 980 درجة × 1 ساعة، تبريد الماء + 580 درجة × 8 ساعات، تبريد الفرن.
خضعت جميع العينات بعد المعالجة الحرارية لتحليل البنية المجهرية واختبار خاصية الشد.
تأثير المعالجة الحرارية على البنية المجهرية وخصائص سبائك التيتانيوم TC4
1. معالجة الصلب
بعد التلدين، تحدث إعادة التبلور في كلا مرحلتي المادة. تحدث إعادة تبلور المرحلة -، حيث تترسب حبيبات صغيرة متعددة الأضلاع في المصفوفة المشوهة؛ يترسب الطور - المعاد بلورته الطور الثانوي -. تقدم البنية المجهرية النهائية -طورًا موزعًا بشكل موحد على مصفوفة تحول الطور -، مع بنية مجهرية موحدة بشكل عام. التلدين يزيل الضغط الداخلي، ويحسن اللدونة واستقرار البنية الدقيقة، ولكنه يؤدي إلى انخفاض في القوة والصلابة.
2. تبريد المحلول
بعد تبريد المحلول، تنخفض نسبة العرض إلى الارتفاع للصفائح - بشكل ملحوظ، وتصبح الصفائح - المستقيمة ملتوية، ويتم تدمير واجهة الطور - المستمرة، مما يشكل مرحلة صفائحية أو سلة -نسج -. نظرًا للتبريد السريع من منطقة درجة الحرارة المرتفعة-، فإن الطور -ليس لديه الوقت الكافي للتحول بالكامل إلى الطور -، مما يؤدي إلى تكوين طور - شبه مستقر. في درجة حرارة الغرفة، يتكون الهيكل المجهري بشكل أساسي من الطور المارتنسيتي '' والمتحول -، مما يظهر زيادة في القوة والصلابة، ولكن مع انخفاض كبير في الليونة.
3. شيخوخة الحل
بعد تعتيق المحلول، تتحلل بعض الطور المارتنسيتي '' والمتحول -، وتتحول إلى طور -مستقر ومشتت و-طور. بالمقارنة مع التلدين، يتم تحسين القوة والصلابة بشكل أكبر بعد الشيخوخة، ولكن الليونة تنخفض قليلاً. من خلال التحليل الشامل، تعمل عملية تقادم الحل على تحسين الخصائص الشاملة لسبائك التيتانيوم.
خاتمة
أظهرت الأبحاث التي أجريت على صفائح سبائك التيتانيوم TC4 من خلال عمليات المعالجة الحرارية المختلفة ما يلي:
● معالجة التلدين يمكن أن تحسن اللدونة واستقرار البنية الدقيقة، ولكنها تقلل القوة والصلابة.
● يؤدي تبريد المحلول إلى تحسين القوة والصلابة بشكل ملحوظ، ولكنه يقلل من الليونة بشكل كبير.
● يعمل تقادم المحاليل، إلى حد ما، على موازنة متطلبات القوة والصلابة والليونة، مما يؤدي إلى تحسين الخصائص الشاملة للمادة بشكل ملحوظ.
يعد الاختيار المعقول لعمليات المعالجة الحرارية ذا أهمية كبيرة لتحسين الخواص الميكانيكية لسبائك التيتانيوم TC4، وتوفير الدعم الفني لتطبيقها في -مجالات الأداء العالي مثل الفضاء الجوي.
