Tworzenie i wykrywanie defektów centralnego białego bloku w prętach tytanowych TC11

Stop tytanu TC11 to wysoko-temperaturowy stop tytanu Ti-Al-Mo-Zr-Si, który może-długotrwale pracować w temperaturze 500 stopni. Charakteryzuje się niską gęstością, wysoką wytrzymałością właściwą, doskonałą odpornością na ciepło i odpornością na pełzanie i jest szeroko stosowany w elementach nośnych rdzenia-do sprzętu lotniczego. Wraz z modernizacją sprzętu lotniczego nałożono bardziej rygorystyczne wymagania na stabilność mikrostrukturalną i mechaniczną prętów tytanowych Ti-6,5Al-3,5Mo-1,5Zr-0,3Si. Wewnętrzne wady metalurgiczne zmniejszą wydajność gotowego produktu i bezpieczeństwo obsługi.

 

 

1. Makromorfologia

Wydłużone, jasne, białe bloki leżą na środkowych osiach prętów. Trawienie odsłania ich bladoszare-białe, rozmyte krawędzie, oddzielając je od pęknięć i wtrąceń. Poważne defekty o szerokości mniejszej niż 1 mm przebiegają przez pręty i do wykrycia wymagają trawienia przekrojowego.

 

2. Mikrostruktura i skład chemiczny

W porównaniu z matrycą uniform + białe bloki to chaotyczne -bogate i -biedne regiony. Segregacja pierwiastków podnosi Ti i redukuje Al, Mo wewnątrz wad, bez porów. Ta wrodzona wada segregacji znacznie osłabia właściwości materiału.

 

 

1. Pierwotna segregacja osiowa powstająca podczas topienia wlewków

Podczas przetapiania łukiem próżniowym stopu TC11 Mo i Zr wykazują słabą zdolność dyfuzji. Nierówny skład chemiczny wynika z dużej szybkości topienia, zmiennych parametrów procesu, niespójnego dozowania i mieszania oraz niskiej gęstości elektrody. Podczas krzepnięcia tytan krystalizuje jako pierwszy, podczas gdy pierwiastki stopowe o wysokiej-topieniu-akumulują się w rdzeniu wlewka, tworząc osiowe pasmo segregacyjne-zubożone w stop.

 

2. Wady segregacji wzmocnione przez nierównomierne kucie i walcowanie

Wystarczające odkształcenie występuje tylko na warstwie powierzchniowej podczas kucia i walcowania, podczas gdy rdzeń ulega niedostatecznemu odkształceniu, nie ujednolicając naturalnej segregacji. Wysoka temperatura w rdzeniu powoduje gruboziarniste ziarna i stłumione wytrącanie -fazowe. Ciężka redukcja i szybkie kucie powodują wydłużoną, punktową segregację w długie paski, jasnobiałe mikrostruktury w środku pręta.

 

3. Wady jasnobiałego bloku stabilizowane przez obróbkę cieplną

Kiedy temperatura obróbki cieplnej zbliża się do -temperatury transusu lub ją przekracza, strefy zubożonego-stopu rdzenia całkowicie przekształcają się w fazę. Ze względu na niewystarczającą zawartość stopu faza nie może wytrącić się podczas chłodzenia, pozostawiając jedynie grube, pojedyncze mikrostruktury, które tworzą trwałe, zróżnicowane kolorystycznie,-jasnobiałe bloki w porównaniu z normalną podwójną-fazą + matrycą.

 

 

1. Trawienie metalograficzne przy małym-powiększeniu

Próbki są polerowane i trawione w celu bezpośredniej obserwacji wizualnej, która wyraźnie charakteryzuje morfologię i wielkość jasnobiałych bloków oraz odróżnia je od innych defektów, co stanowi podstawę do klasyfikacji defektów. Jednakże ta niszcząca metoda pobierania próbek ma niską skuteczność i nie pozwala na przeprowadzenie pełnej kontroli; ma zastosowanie wyłącznie do oceny pobierania próbek i weryfikacji procesu.

 

2. Konwencjonalne badanie ultradźwiękowe impulsowe

Nieniszcząca technika pełnej-kontroli, odpowiednia do produkcji masowej. Jego czułość jest stosunkowo niska, co prowadzi do częstego pomijania wykrywania drobnych, jasnych białych bloków. Ponadto trudno jest odróżnić segregację od porowatości i innych wad, co skutkuje wysokim odsetkiem wyników fałszywie dodatnich, i jest używany wyłącznie do wstępnej kontroli przesiewowej.

 

3. Testowanie ultradźwiękowego układu fazowanego

Wiązka akustyczna może dokładnie skanować rdzeń pręta z dużą czułością wykrywania, umożliwiającą identyfikację mikro-defektów o wielkości zaledwie 0,8 mm. Obsługuje pozycjonowanie defektów, pomiary ilościowe i obrazowanie 2D/3D przy niskim wskaźniku pomyłek w wykrywaniu i jest powszechnie stosowany do pełnej kontroli-najwyższej jakości materiałów tytanowych w przemyśle lotniczym. Do jego wad zalicza się wysoki koszt sprzętu i skomplikowane procedury kontrolne, mimo to stopniowo zastępuje konwencjonalne badania ultradźwiękowe.

 

4. Charakterystyka mikroskopowa

Technika ta obejmuje metalografię-w dużym powiększeniu, skaningową mikroskopię elektronową (SEM), spektroskopię z dyspersją energii (EDS) i badanie mikrotwardości. Umożliwia analizę mikrostruktury fazowej, segregacji pierwiastków i pogorszenia właściwości w celu wyjaśnienia mechanizmów powstawania defektów. Jako metoda badań niszczących służy wyłącznie do śledzenia defektów i optymalizacji procesów i nie można jej zastosować do kontroli partii.

 

 

• Proces topienia: Wprowadź jednolite dozowanie i mieszanie, ściśle kontroluj gęstość elektrod, stabilizuj parametry topienia za pomocą segmentowej regulacji prędkości, aby wydłużyć czas dyfuzji pierwiastków o wysokiej-temperaturze topnienia- oraz optymalizuj chłodzenie wlewków, aby zmniejszyć segregację osiową u źródła.
• Proces pracy na gorąco: Zastosuj kucie stopniowe pod kątem 980 stopni → 960 stopni → 950 stopni, racjonalnie przydzielaj odkształcenia w jednym-przejściu, aby w pełni wniknąć w rdzeń, rozbić segregowane mikrostruktury i udoskonalić ziarna.
• Proces obróbki cieplnej: Precyzyjnie kontroluj temperaturę, aby uniknąć przekroczenia -temperatury transusowej, i przeprowadzaj segmentową obróbkę cieplną, aby promować równomierne wytrącanie -fazowe i łagodzić nierówną mikrostrukturę i skład.
• System kontroli inspekcji: Ustanowienie trzy-systemu inspekcji: pełnej inspekcji za pomocą ultradźwiękowego testowania układu fazowanego w połączeniu z inspekcją próbek metalograficznych przy małym-powiększeniu oraz analizą mikroskopową wadliwych próbek w celu utworzenia zamkniętego-pętla zarządzania obejmująca wykrywanie defektów i śledzenie przyczyn źródłowych.

 

 

Ruihang, jako bezpośredni producent wyrobów tytanowych, dostarcza surowce o optymalnej jakości do produkcji precyzyjnych komponentów. Jeśli masz jakiekolwiek potrzeby zakupowe, skontaktuj się z nami poprzez e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com