Утворення та виявлення дефектів центрального білого блоку в титанових прутках TC11

Титановий сплав TC11 – це високотемпературний титановий сплав серії Ti-Al-Mo-Zr-Si, здатний довго-працювати при 500 градусах. Він має низьку щільність, високу питому міцність, відмінну термостійкість і опір повзучості, і широко застосовується в несучих-компонентах серцевини аерокосмічного обладнання. З модернізацією аерокосмічного обладнання посилилися вимоги до стабільності мікроструктури та механічних властивостей титанових прутків Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. Внутрішні металургійні дефекти знижують вихід готової продукції та безпеку експлуатації.

 

 

1. Макроморфологія

Витягнуті яскраво-білі блоки лежать на центральних осях брусків. Травлення оголює їхні блідо-сірі-білі нечіткі краї, відокремлюючи їх від тріщин і включень. Серйозні дефекти шириною менше 1 мм проходять крізь смуги та вимагають секційного травлення для виявлення.

 

2. Мікроструктура та хімічний склад

На противагу однорідній + матриці білі блоки є хаотичними -багатими, -бідними регіонами. Сегрегація елементів підвищує Ti і зменшує Al, Mo всередині дефектів, без пор. Цей властивий дефект сегрегації значно послаблює властивості матеріалу.

 

 

1. Первинна осьова сегрегація, що утворюється під час плавлення злитка

Під час вакуумно-дугового переплаву сплаву TC11 Mo і Zr демонструють низьку дифузійну здатність. Нерівномірний хімічний склад виникає через швидку швидкість плавлення, коливання параметрів процесу, непослідовне дозування та змішування та низьку щільність електродів. Під час затвердіння титан кристалізується першим, тоді як легуючі елементи з високою{3}}температурою-плавлення накопичуються в ядрі злитка, утворюючи осьову смугу-сегрегації сплаву.

 

2. Дефекти сегрегації, посилені нерівномірним куванням і прокаткою

Достатня деформація відбувається лише на поверхневому шарі під час кування та прокатки, тоді як серцевина зазнає неадекватної деформації, не в змозі гомогенізувати властиву сегрегацію. Висока температура в ядрі призводить до грубих зерен і пригніченого -випадання фази. Сильне скорочення та швидке кування подовжують точкову сегрегацію на довгі смуги яскраво-білих мікроструктур у центрі бруска.

 

3. Яскраво-білі дефекти блоку, стабілізовані термічною обробкою

Коли температура термічної обробки наближається до -температури переходу або перевищує її, збіднені зони основного сплаву-повністю перетворюються на фазу. Через недостатній вміст сплаву фаза не може випадати в осад під час охолодження, залишаючи лише грубі поодинокі мікроструктури, які утворюють постійні кольорові-диференційовані яскраво-білі блоки проти звичайної подвійної-фази + матриці.

 

 

1. Металографічне травлення-з низьким збільшенням

Зразки поліруються та травляться для прямого візуального спостереження, яке чітко характеризує морфологію та розмір яскраво-білих блоків і відрізняє їх від інших дефектів, що служить основою для класифікації дефектів. Однак цей деструктивний метод відбору проб має низьку ефективність і не може здійснити повну перевірку; він застосовний лише для оцінки відбору зразків і верифікації процесу.

 

2. Традиційне імпульсне ультразвукове дослідження

Не-руйнівна повна-техніка перевірки, придатна для масового виробництва. Його чутливість відносно низька, що призводить до частого пропуску виявлення крихітних яскраво-білих блоків. Крім того, йому важко відрізнити сегрегацію від пористості та інших дефектів, що призводить до високих показників хибнопозитивних результатів, і використовується лише для попереднього скринінгу.

 

3. Тестування ультразвукової фазованої решітки

Акустичний промінь може точно сканувати серцевину прутка з високою чутливістю виявлення, здатною ідентифікувати мікро-дефекти розміром до 0,8 мм. Він підтримує позиціонування дефектів, кількісне вимірювання та 2D/3D-зображення з низьким рівнем виявлення промахів і широко використовується для повної перевірки -висококласних аерокосмічних титанових матеріалів. Його недоліки включають високу вартість обладнання та складні процедури перевірки, але він поступово витісняє звичайне ультразвукове дослідження.

 

4. Мікроскопічна характеристика

Ця техніка включає металографію з високим{0}}збільшенням, скануючу електронну мікроскопію (SEM), енергодисперсійну спектроскопію (EDS) і випробування на мікротвердість. Це дозволяє аналізувати фазову мікроструктуру, сегрегацію елементів і погіршення властивостей для з’ясування механізмів утворення дефектів. Будучи методом руйнівного тестування, він використовується лише для відстеження дефектів і оптимізації процесів і не може бути використаний для перевірки партій.

 

 

• Процес плавлення: запроваджуйте рівномірне дозування та змішування, суворо контролюйте щільність електродів, стабілізуйте параметри плавлення за допомогою сегментованого регулювання швидкості, щоб подовжити час дифузії елементів з високою -плавлення-температурою, а також оптимізуйте охолодження зливка, щоб зменшити осьове поділ у джерелі.
• Гарячий робочий процес: Використовуйте ступеневе кування при 980 градусах → 960 градусах → 950 градусах, раціонально розподіляйте деформацію за один-прохід, щоб повністю проникнути в серцевину, порушити окремі мікроструктури та подрібнити зерна.
• Процес термічної обробки: точно контролюйте температуру, щоб уникнути перевищення -температури переходу, і проводите сегментовану термічну обробку, щоб сприяти рівномірному -осадженню фаз і пом’якшити неоднорідність мікроструктури та складу.
• Система інспекційного контролю: Встановіть три{0}}систему перевірки: повна перевірка за допомогою ультразвукового тестування з фазованою решіткою в поєднанні з-збільшенням металографічної перевірки зразків і мікроскопічного аналізу дефектних зразків для формування замкнутого-циклу керування, що охоплює виявлення дефектів і визначення першопричини.

 

 

Ruihang, як безпосередній виробник титанової продукції, постачає сировину оптимальної якості для виробництва прецизійних компонентів. Якщо у вас є якісь потреби щодо покупки, зв’яжіться з нами електронною поштою:Sam.Rui@bjrh-titanium.com