Образуване и откриване на централни бели блокови дефекти в титаниеви пръти TC11

Титановата сплав TC11 е високотемпературна Ti-Al-Mo-Zr-Si серия титаниева сплав, способна на дългосрочна-работа при 500 градуса. Отличава се с ниска плътност, висока специфична якост, отлична топлоустойчивост и устойчивост на пълзене и се прилага широко в носещи-компоненти на ядрото за аерокосмическо оборудване. С надграждането на космическото оборудване бяха наложени по-строги изисквания за стабилността на микроструктурата и механичните свойства на титаниеви пръти Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. Вътрешните металургични дефекти ще намалят добива на крайния продукт и безопасността на обслужване.

 

 

1. Макроморфология

Продълговати ярко бели блокове лежат върху централните оси на пръта. Гравирането разкрива техните бледосиви-бели размити ръбове, като ги отделя от пукнатини и включвания. По-малко от 1 mm широки, тежки дефекти преминават през пръти и изискват секционно ецване за откриване.

 

2. Микроструктура и химичен състав

Срещу униформа + матрица, белите блокове са хаотични -богати, -бедни региони. Сегрегацията на елементи повишава Ti и намалява Al, Mo вътре в дефектите, без пори. Този присъщ дефект на сегрегация значително отслабва свойствата на материала.

 

 

1. Първична аксиална сегрегация, генерирана по време на топене на слитък

По време на вакуумно дъгово претопяване на сплав TC11, Mo и Zr показват слаб дифузионен капацитет. Неравномерният химичен състав възниква от бърза скорост на топене, колебания в параметрите на процеса, непоследователно дозиране и смесване и ниска плътност на електродите. По време на втвърдяването титанът първо кристализира, докато легиращите елементи с висока -точка на топене- се натрупват в сърцевината на блока, образувайки аксиална ивица на сегрегация-изчерпана сплав.

 

2. Сегрегационни дефекти, засилени от неравномерно коване и валцуване

Достатъчна деформация възниква само върху повърхностния слой по време на коване и валцуване, докато сърцевината претърпява неадекватна деформация, като не успява да хомогенизира присъщата сегрегация. Високата температура в сърцевината води до груби зърна и потиснато -фазово утаяване. Тежкото редуциране и бързото коване удължават точковите сегрегации в дълги ивични ярко бели микроструктури в центъра на лентата.

 

3. Ярко бели блокови дефекти, стабилизирани чрез топлинна обработка

Когато температурата на топлинна обработка се доближи или надвиши -температурата на трансус, изчерпаните зони на основната сплав-се трансформират напълно във фаза. Поради недостатъчно съдържание на сплав, фазата не може да се утаи по време на охлаждане, оставяйки само груби единични микроструктури, които образуват постоянни цветово-диференцирани ярко бели блокове срещу нормалната двойна-фаза + матрица.

 

 

1. Металографско гравиране с ниско-увеличение

Пробите са полирани и гравирани за директно визуално наблюдение, което ясно характеризира морфологията и размера на ярко белите блокове и ги отличава от други дефекти, служейки като основа за класификация на дефектите. Въпреки това, този разрушителен метод за вземане на проби има ниска ефективност и не може да осъществи пълна проверка; приложим е само за оценка на вземане на проби и проверка на процеса.

 

2. Конвенционално импулсно ултразвуково изследване

Не{0}}разрушителна техника за пълна-проверка, подходяща за масово производство. Неговата чувствителност е сравнително ниска, което води до често пропускане на откриване на малки ярки бели блокове. В допълнение, той се бори да разграничи сегрегацията от порьозността и други дефекти, което води до високи нива на фалшиви положителни резултати, и се използва само за предварителен скрининг.

 

3. Тестване на ултразвукова фазирана решетка

Акустичният лъч може точно да сканира сърцевината на пръта с висока чувствителност на откриване, способен да идентифицира микро-дефекти до 0,8 mm. Той поддържа позициониране на дефекти, количествено измерване и 2D/3D изображения с ниски проценти на пропуснато откриване и е широко разпространен за пълна инспекция на титаниеви материали от висок-клас за аерокосмическа техника. Неговите недостатъци включват високата цена на оборудването и сложните процедури за проверка, но въпреки това постепенно измества конвенционалното ултразвуково изследване.

 

4. Микроскопска характеристика

Тази техника включва металография с голямо{0}}увеличение, сканираща електронна микроскопия (SEM), енергийно-дисперсионна спектроскопия (EDS) и тестване на микротвърдост. Позволява анализ на фазовата микроструктура, елементарна сегрегация и влошаване на свойствата, за да се изяснят механизмите за образуване на дефекти. Като метод за разрушително тестване, той се използва само за проследяване на дефекти и оптимизиране на процесите и не може да се използва за проверка на партиди.

 

 

• Процес на топене: Приложете равномерно дозиране и смесване, стриктно контролирайте плътността на електрода, стабилизирайте параметрите на топене със сегментирано регулиране на скоростта, за да удължите времето на дифузия на елементи с висока -топене-точка и оптимизирайте охлаждането на блока, за да намалите аксиалната сегрегация при източника.
• Горещ работен процес: Възприемане на стъпаловидно коване при 980 градуса → 960 градуса → 950 градуса, рационално разпределяне на еднократна-деформация за пълно проникване в сърцевината, разбиване на отделни микроструктури и рафиниране на зърната.
• Процес на топлинна обработка: Контролирайте прецизно температурата, за да избегнете превишаване на -трансусната температура, и провеждайте сегментирана топлинна обработка, за да насърчите равномерно -фазово утаяване и смекчите неравномерната микроструктура и състав.
• Система за инспекционен контрол: Създайте три{0}}система за инспекция: пълна инспекция чрез ултразвуково тестване с фазирана решетка, съчетано с металографска инспекция на проби с ниско-увеличение и микроскопски анализ на дефектни проби за формиране на управление на затворен-контур, обхващащо откриване на дефекти и проследяване на първопричината.

 

 

Ruihang, като директен производител на титанови продукти, доставя суровини с оптимално качество за производството на вашите прецизни компоненти. Ако имате някакви нужди от покупка, моля не се колебайте да се свържете с нас по имейл:Sam.Rui@bjrh-titanium.com